Plasmonic nanoparticles
பிளாஸ்மோனிக் நானோ துகள்கள் என்பது எலக்ட்ரான் அடர்த்தி கொண்ட அலைநீளங்களின் மின்காந்த கதிர்வீச்சுடன் இணைக்கக்கூடிய துகள்கள் ஆகும், அவை நடுத்தரத்திற்கும் துகள்களுக்கும் இடையிலான மின்கடத்தா-உலோக இடைமுகத்தின் தன்மை காரணமாக துகள்களை விட மிகப் பெரியவை. இந்த துகள்களை சாதாரண மேற்பரப்பு பிளாஸ்மோன்களிலிருந்து வேறுபடுத்துவது என்னவென்றால், பிளாஸ்மோனிக் நானோ துகள்கள் அவற்றின் வடிவவியல்கள் மற்றும் உறவினர் நிலைகளின் அடிப்படையில் சுவாரஸ்யமான சிதறல், உறிஞ்சுதல் மற்றும் இணைப்பு பண்புகளையும் வெளிப்படுத்துகின்றன. இந்த தனித்துவமான பண்புகள் சூரிய மின்கலன்கள், ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி, இமேஜிங்கிற்கான சமிக்ஞை மேம்பாடு மற்றும் புற்றுநோய் சிகிச்சை உள்ளிட்ட பல பயன்பாடுகளில் ஆராய்ச்சியின் மையமாக மாறியுள்ளன. அவற்றின் அதிக உணர்திறன் மெக்கானோ-ஆப்டிகல் கருவிகளை வடிவமைப்பதற்கான நல்ல வேட்பாளர்களாகவும் அவர்களை அடையாளம் காட்டுகிறது. பிளாஸ்மோன்கள் என்பது மின்காந்த அலைகளின் காரணமாக பொருளில் ஒரு இருமுனை உருவாகுவதன் விளைவாக ஏற்படும் இலவச எலக்ட்ரான்களின் அலைவுகள் ஆகும். எலக்ட்ரான்கள் அதன் ஆரம்ப நிலையை மீட்டெடுக்க பொருளில் இடம்பெயர்கின்றன; இருப்பினும், ஒளி அலைகள் ஊசலாடுகின்றன, இது இருமுனையில் ஒரு நிலையான மாற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது, இது எலக்ட்ரான்களை ஒளியின் அதே அதிர்வெண்ணில் ஊசலாட கட்டாயப்படுத்துகிறது. ஒளியின் அதிர்வெண் பிளாஸ்மா அதிர்வெண்ணுக்கு சமமாகவோ அல்லது குறைவாகவோ இருக்கும்போது மட்டுமே இந்த இணைப்பு நிகழ்கிறது, மேலும் பிளாஸ்மா அதிர்வெண்ணில் மிகப்பெரியது, எனவே இது அதிர்வு அதிர்வெண் என்று அழைக்கப்படுகிறது. சிதறல் மற்றும் உறிஞ்சுதல் குறுக்குவெட்டுகள் கொடுக்கப்பட்ட அதிர்வெண்ணின் சிதறல் அல்லது உறிஞ்சப்பட வேண்டிய தீவிரத்தை விவரிக்கின்றன. விரும்பிய அளவு மற்றும் வடிவவியலைப் பொறுத்து, அத்தகைய நானோ துகள்களைத் தயாரிப்பதற்கு பல புனையமைப்பு செயல்முறைகள் அல்லது வேதியியல் தொகுப்பு முறைகள் உள்ளன. நானோ துகள்கள் கொத்துக்களை உருவாக்கலாம் ("பிளாஸ்மோனிக் மூலக்கூறுகள்" என்று அழைக்கப்படுகின்றன) மற்றும் ஒருவருக்கொருவர் தொடர்பு கொண்டு கொத்துகள் நிலைகளை உருவாக்கலாம். நானோ துகள்களின் சமச்சீர் மற்றும் அவற்றுக்குள் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் விநியோகம் மூலக்கூறு சுற்றுப்பாதைகளைப் போலவே நானோ துகள்களுக்கு இடையிலான ஒரு வகை பிணைப்பு அல்லது ஆன்டிபாண்டிங் தன்மையை பாதிக்கலாம். எலக்ட்ரான்களுடன் ஒளி ஜோடிகள் இருப்பதால், எலக்ட்ரான்களின் பரவலைக் கட்டுப்படுத்தவும், பகுக்கமுடியாத பிரதிநிதித்துவத்திற்கான முல்லிகன் சொல் சின்னத்தை மாற்றவும் துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளியைப் பயன்படுத்தலாம். நானோ துகள்களின் வடிவவியலை மாற்றுவது அமைப்பின் ஒளியியல் செயல்பாடு மற்றும் பண்புகளை கையாள பயன்படுத்தப்படலாம், ஆனால் துகள்களுக்குள் கடத்தும் எலக்ட்ரான்களின் சமச்சீர்மையைக் குறைப்பதன் மூலமும், கிளஸ்டரின் இருமுனை தருணத்தை மாற்றுவதன் மூலமும் துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளி பயன்படுத்தப்படலாம். நானோ அளவில் ஒளியைக் கையாள இந்த கிளஸ்டர்களைப் பயன்படுத்தலாம். கோட்பாடு மிகச் சிறிய கோள நானோ துகள்களுக்கான சிதறல் மற்றும் உறிஞ்சுதல் குறுக்குவெட்டுகளை விவரிக்கும் குவாசிஸ்டாடிக் சமன்பாடுகள்ஃ மின்சார புலத்தின் அலை எண் எங்கே, துகள்களின் ஆரம், மின்கடத்தா ஊடகத்தின் ஒப்பீட்டு அனுமதி மற்றும் நானோ துகள்களின் ஒப்பீட்டு அனுமதி இது பிளாஸ்மா அதிர்வெண், சார்ஜ் சுமக்கும் தளர்வு அதிர்வெண் மற்றும் மின்காந்த கதிர்வீச்சின் அதிர்வெண் ஆகும். இந்த சமன்பாடு ஒரு ஹார்மோனிக் ஊசலாட்டத்திற்கான வேறுபட்ட சமன்பாட்டை துகள் உட்படுத்தப்படும் மின்சார புலத்திற்கு விகிதாசாரமாக ஒரு உந்து சக்தியுடன் தீர்ப்பதன் விளைவாகும். இன்னும் முழுமையான வழித்தோன்றலுக்கு, மேற்பரப்பு பிளாஸ்மனைப் பார்க்கவும். இந்த சமன்பாடுகளுக்கான அதிர்வு நிபந்தனைகள் வகுத்தல் பூஜ்ஜியத்தைச் சுற்றி இருக்கும்போது அடையப்படுகின்றன என்பதை இது தர்க்கரீதியாக பின்பற்றுகிறது, அதாவது இந்த நிபந்தனை பூர்த்தி செய்யப்படும்போது குறுக்குவெட்டுகள் அவற்றின் அதிகபட்சத்தில் இருக்கும். இந்த குறுக்குவெட்டுகள் ஒற்றை, கோளத் துகள்களுக்கானவை. துகள்கள் கோளமற்றதாக இருக்கும்போது அல்லது அவற்றின் வடிவியல் மாறும்போது போன்ற 1 அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட பிற நானோ துகள்களுடன் இணைக்கப்படும்போது சமன்பாடுகள் மாறுகின்றன. இந்தக் கோட்பாடு பல பயன்பாடுகளுக்கு முக்கியமானது. ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட அளவிலான கோள உலோக நானோ துகள்களில் பிளாஸ்மா அலைவுகளின் கடுமையான மின்னாற்றல் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது. பயன்பாடுகள் பிளாஸ்மோனிக் சூரிய மின்கலங்கள் ஒளிமின்னழுத்த கட்டமைப்பிற்குள் ஒளியை மீண்டும் சிதறடிக்கும் திறன் மற்றும் குறைந்த உறிஞ்சுதல் காரணமாக, பிளாஸ்மோனிக் நானோ துகள்கள் சூரிய மின்கல செயல்திறனை அதிகரிப்பதற்கான ஒரு முறையாக விசாரணையில் உள்ளன. மின்கடத்தா மூலம் அதிக ஒளியை உறிஞ்சுவதற்கு கட்டாயப்படுத்துவது செயல்திறனை அதிகரிக்கிறது. ஒளியியல் கதிர்வீச்சு மூலம் பிளாஸ்மோன்கள் தூண்டப்படலாம் மற்றும் துல்லியமான அளவுகள் மற்றும் குறிப்பிட்ட வடிவங்களின் தங்கத் துகள்கள் மற்றும் போர்பினின் ஒளி-உணர்திறன் மூலக்கூறுகளிலிருந்து தயாரிக்கப்பட்ட பொருட்களில் சூடான எலக்ட்ரான்களிலிருந்து மின்சாரத்தை தூண்டலாம். பிளாஸ்மன் பதிலளிக்கும் அலைநீளம் துகள்களின் அளவு மற்றும் இடைவெளியின் செயல்பாடாகும். இந்த பொருள் ஃபெரோ எலக்ட்ரிக் நானோலிதோகிராஃபியைப் பயன்படுத்தி தயாரிக்கப்படுகிறது. வழக்கமான ஒளி உந்துதலுடன் ஒப்பிடும்போது, இந்த பொருள் மின்னோட்டத்தை விட மூன்று முதல் 10 மடங்கு அதிகமாக உற்பத்தி செய்யப்பட்டது. ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி கடந்த 5 ஆண்டுகளில் பிளாஸ்மோனிக் நானோ துகள்கள் உயர் தெளிவுத்திறன் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபிக்கான ஒரு முறையாக ஆராயப்பட்டுள்ளன. ஒரு குழு 40 நானோ மீட்டர் தங்க நானோ துகள்களைப் பயன்படுத்தியது, அவை ஒரு செல்லில் உள்ள அந்த ஏற்பிகளின் அடர்த்தியைத் தீர்மானிக்க எபிடெர்மல் வளர்ச்சி காரணி ஏற்பிகளுடன் குறிப்பாக பிணைக்கும் வகையில் செயல்படுகின்றன. இந்த நுட்பம் துகள்களின் பயனுள்ள வடிவியல் ஒருவருக்கொருவர் ஒரு துகள் விட்டத்திற்குள் (40 என்எம்) தோன்றும் போது மாறுகிறது என்ற உண்மையை நம்பியுள்ளது. அந்த வரம்பிற்குள், செல் சவ்வில் உள்ள ஈ. ஜி. எஃப். ஆர் அடர்த்தி குறித்த அளவு தகவல்களை பிளாஸ்மோனிக் துகள்களின் அதிர்வு அதிர்வெண் மாற்றத்தின் அடிப்படையில் மீட்டெடுக்க முடியும். புற்று நோய் சிகிச்சை பிளாஸ்மோனிக் நானோ துகள்கள் புதுமையான புற்றுநோய் சிகிச்சைகளை நிறுவுவதற்கான பரந்த திறனை நிரூபித்துள்ளன. இருப்பினும், மருத்துவ நடைமுறையில் பிளாஸ்மோனிக் நானோ பொருட்கள் இன்னும் பயன்படுத்தப்படவில்லை, ஏனெனில் அதனுடன் தொடர்புடைய உலோக நிலைத்தன்மை. சில நானோ பொருட்கள், அவற்றில் தங்க நானோரோட்கள் மற்றும் அல்ட்ரா ஸ்மால்-இன்-நானோ கட்டமைப்புகள், ஐஆர் லேசர் ஒளியை உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட வெப்பமாக மாற்ற முடியும், மேலும் பிற நிறுவப்பட்ட புற்றுநோய் சிகிச்சைகளுடன் இணைந்து மாற்ற முடியும் என்று ஆரம்ப ஆராய்ச்சி சுட்டிக்காட்டுகிறது. மேலும் காண்க உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட மேற்பரப்பு பிளாஸ்மன் பிளாஸ்மோனிக் உருமாற்றங்கள் குறிப்புகள் ஃபோட்டோவோல்டியாக்ஸ் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி புற்றுநோய் சிகிச்சைகள் நானோ துகள்கள் இயற்பியல் பண்பு பிளாஸ்மோனிக்ஸ் மூலம்