به گزارش ایسنا، به نقل از ستاد نانو، رساله دکتری سیده مریم حسینی، دانشآموخته فوتونیک دانشگاه شهید بهشتی، با راهنمایی سیده مهری حمیدی سنگدهی، به بررسی «تولید جریان اسپینی تراهرتزی بر اثر القای تابش فمتوثانیه در ساختارهای مگنتوپلاسمونیکی» اختصاص یافته است؛ موضوعی که در نقطه تلاقی سه حوزه پیشرفته پلاسمونیک، اسپینترونیک و فناوری تراهرتز قرار دارد.
اسپینترونیک به عنوان یکی از شاخههای نوین علم مواد و الکترونیک، از ویژگی اسپین الکترون در کنار بار الکتریکی آن برای ذخیرهسازی و پردازش اطلاعات بهره میگیرد و زیرساخت بسیاری از حافظههای مغناطیسی پیشرفته را شکل داده است. با این حال، تولید و کنترل جریانهای اسپین-قطبیده و انتقال جریانهای خالص اسپینی در بازههای زمانی زیر پیکوثانیه، همچنان از چالشهای اصلی این حوزه به شمار میرود.
در این پژوهش، تمرکز بر ساختارهای مگنتوپلاسمونیکی یکبعدی و دوبعدی قرار گرفته است؛ ساختارهایی که برهمکنش نور با نانوساختارهای فلزی در آنها میتواند به تحریک پلاریتونهای پلاسمون سطحی منجر شود. این فرایند در نهایت به گسیل تابش در محدوده فرکانسی تراهرتز میانجامد؛ بازهای از طیف الکترومغناطیسی که به دلیل کاربردهای گسترده در تصویربرداری پیشرفته، ارتباطات و حسگرهای دقیق، مورد توجه ویژه محققان قرار دارد.
بر اساس نتایج این تحقیق، تحریک پلاسمونی در حضور تابشهای فمتوثانیهای میتواند به تقویت جریانهای اسپینی و افزایش کارایی تولید آنها در مقیاسهای زمانی فوقسریع کمک کند. همچنین اثر حضور پلاسمونها بر فرآیند تولید تابش تراهرتز بهصورت نظاممند بررسی شده و چارچوبی برای درک عمیقتر سازوکارهای فیزیکی سامانههای اسپینپلاسمونیکی ارائه شده است.
یافتههای این رساله نشان میدهد مهندسی نانوساختارهای فلزی در کنار تحریکهای فوقسریع نوری، میتواند بستر طراحی ادوات حافظه مغناطیسی با سرعت بالاتر، سامانههای پردازش اطلاعات با مصرف توان کمتر و حتی منابع تابش تراهرتز کارآمدتر را فراهم کند.
همگرایی سه حوزه پلاسمونیک، اسپینترونیک و فناوری تراهرتز در این پژوهش، چارچوبی نو برای مطالعه پدیدههای کوانتومی در مقیاس نانو ایجاد کرده و میتواند به توسعه نسل تازهای از تجهیزات اپتوالکترونیکی و مغناطیسی منجر شود؛ تجهیزاتی که از نظر سرعت و بهرهوری، فراتر از فناوریهای متعارف حرکت میکنند.
این دستاورد را میتوان گامی مؤثر در تعمیق دانش بنیادی و در عین حال زمینهسازی برای کاربردهای صنعتی آینده در حوزه سامانههای فوقسریع دانست؛ مسیری که همچنان ظرفیتهای پژوهشی گستردهای پیش روی خود دارد.