معرفی نانو اپتیک

 اثرات موج الکترومغناطیسی در مکان های سفت بزرگ نیست.

محققان دریافتند که نانوذرات در میادین الکتریکی در فرکانس های اپتیکی نوسان می کنند و رفتاری شبیه به امواج الکترومغناطیسی دارند.

این میادین الکتریکی موضعی سبب افزایش عظیم پدیده های اپتیکی می شوند.

پراکندگی رامان افزایش یافته سطحی (SERS)شناخته شده ترین پدیده در میان این پدیده هاست.

زمانی که نور از یک اتم یا مولکول پراکنده شود، اکثر فوتون ها بطور کشسان می پرند (پراکندگی رامان).

این فوتون های پراکنده شده، همان انرژی (فرکانس) و طول موج فوتون های مجاور را دارند.

با این حال، کسر کوچکی از نور (در حدود 1 در 100 فوتون) در فرکانس های اپتیکی پایین تر از فرکانس فوتون های مجاور پراکنده می شود.

پراکندگی رامان در یک گاز با یک تغییر مولکولی در انرژی ارتعاشی یا چرخشی اتفاق می افتد.

SERS معمولاً با استفاده از یک بستر طلا یا نقره انجام می شود.

نقره و طلا به سادگی بوسیله یک لیزر برانگیخته می شوند و میادین الکتریکی حاصله سبب می گردند تا سایر مولکول های مجاور به صورت رامان فعال شوند.

زمانی که این رخ می دهد، محققان قادر می شوند تا ارتعاشات حاصل از پیوند شیمیایی درون مولکول ها را مطالعه کنند.

پراکندگی رامان

در واقع پراکندگی رامان زمانی رخ می دهد که فوتون ها توسط مولکول ها جذب شده است.

سپس الکترون های برانگیخته، انرژی را بوسیله رها کردن فونون ها و فوتون های با انرژی پایین تر پراکنده می کنند.

اثر پراکندگی رامان ارتقا یافته سطحی (SERS) یک روش حساس به سطح است که پراکندگی رامان را بوسیلهء مولکول‌های جذب سطحی شده روی سطوح یک فلز زبر ناهموار تقویت می‌کند.

ضریب تقویت می‌تواند از 10¹⁰ تا 11¹⁰ باشد؛ یعنی این روش می‌تواند مولکول‌های منفرد را نیز آشکارسازی کند.

عبارت اثر پراکندگی رامان ارتقا یافته سطحی یعنی اطلاعات حاصل از این روش، مشابه با پراکندگی رامان معمولی است، اما با سیگنالی تقویت شده.

علی‌رغم اینکه طیف های بدست آمده در اکثر آزمایش های SERS مشابه با طیف های غیر تقویت شده سطحی است.

اغلب تفاوت هایی در تعداد مدها وجود دارد.

آن دسته از مدهای اضافی که در طیف رامان معمولی وجود ندارد می توانند در طیف SERS وجود داشته باشند.

هرچند مدهای دیگر می توانند ناپدید شوند.

نانواپتیک

افزایش شدت در سیگنال رامان برای گونه هایی که روی سطوح خاصی جذب سطحی شده اند بخاطر تقویت در میدان الکتریکی رخ می دهد.

این تقویت میدان توسط سطح صورت می گیرد.

وقتی که نور فرودی در آزمایش به سطح برخورد می کند، پلاسمون های سطحی جاگزیده برانگیخته می شوند.

تقویت میدان وقتی که فرکانس پلاسمون در تشدید با فرکانس تابشی است بیشینه می شود.

برای اینکه پراکندگی اتفاق بیفتد نوسانات پلاسمون باید عمود بر سطح باشد.

اگر نوسانات در صفحه ی سطح باشد، پراکندگی اتفاق نمی‌افتد.

در آزمایش های SERS معمولاً از سطوح ناهموار یا آرایه ای از نانوذرات استفاده می شود.

زیرا این سطوح ناحیه ای را ایجاد می کنند که روی آن نوسانات گروهی جایگزیده می تواند صورت بگیرد.

گردآوری:کیوسک نانو