جلسه دفاع پایان نامه: غزاله بنیادی، گروه الکترونیک
عنوان پایاننامه: اثرات گرمایی در انبرک پلاسمونی بر اساس لنزهای میدان دور و میدان نزدیک
ارائه کننده: غزاله بنیادی
استاد راهنما: دکتر محمدکاظم مروج فرشی
استاد مشاور: دکتر سارا درباری
استاد ناظر داخلی: دکتر وحید احمدی
استاد ناظر خارج از دانشگاه: دکتر مهری حمیدی (دانشگاه شهید بهشتی)
تاریخ: ۱۴۰۴/۰۸/۱۴
ساعت: ۱۱
مکان: اتاق شیشهای
چکیده:
انبرکهای نوری از زمان ابداع آنها توسط آرتور اشکین در دههی ۱۹۷۰ بهعنوان ابزاری توانمند برای به داماندازی و جابهجایی ذرات میکروسکوپی و نانومقیاس بدون تماس فیزیکی شناخته میشوند. با وجود کارایی بالای این روش، محدودیت بنیادی ناشی از حد پراش نور مانع از تمرکز میدان به ابعادی کوچکتر از طولموج میشود. در سالهای اخیر، بهرهگیری از پدیدهی پلاسمون سطحی راه را برای توسعهی انبرکهای پلاسمونی گشوده است. این فناوری با تمرکز میدان الکترومغناطیسی در نواحی بسیار کوچک، امکان به داماندازی ذرات در مقیاس نانو را با توان لیزر بسیار کمتر فراهم میسازد. این تمرکز میدان با شدت بالا در سطح فلز منجر به افزایش دما در نقطهی داغ پلاسمونی میشود که باعث آسیب به ذرات حساس و ناپایداری تله میشود.
در این پایاننامه، یک رویکرد نوین برای مدیریت این چالش از طریق لنز میدان دور ارائه شده است. هدف اصلی این پژوهش، طراحی و تحلیل ساختاری است که بتواند با فاصلهگذاری فضایی بین محل به داماندازی ذره و سطح فلز، اثرات مخرب حرارتی را به حداقل برساند. در این پژوهش در ابتدا انبرک پلاسمونی مبتنی بر آرایه پیچ ارشمیدسی از نانوحفرههای بیضوی حفر شده در لایهی طلا طراحی شده توانایی به دام انداختن پایدار یا چرخش ذرات را به صورت انتخاب پذیر ایجاد میکند. سپس یک لنز میدان دور ایجاد میشود که با افزودن یک شکاف دایروی به ساختار قبلی، کانون به داماندازی را به فاصلهی چند میکرومتری از سطح منتقل میکند و از تماس ذره با فلز جلوگیری میکند. پس از آن با استفاده از خنککننده در اطراف ساختار به کاهش دمای محل به دام اندازی ذره کمک میکنیم. در نهایت با محاسبهی نیروهای وارد بر ذره، پایداری تله مورد بررسی قرار گرفته است.
نتایج نشان میدهد که در مقایسه با میدان نزدیک، استفاده از لنزهای میدان دور با انتقال نقطهی داغ پلاسمونی به فاصلهای مناسب از سطح فلز، سبب کاهش دمای موضعی در محل به دام اندازی ذره میشود. نیروی گرادیان لازم برای به داماندازی پایدار کمی کاهش یافته که با افزایش جزئی توان لیزر این موضوع جبران میگردد و به دام اندازی پایدار یا چرخش ذرات به صورت انتخاب پذیر صورت میگیرد. خنککنندهی قرار داده شده در اطراف ساختار نیز کاهش دما را چندین برابر میکند. این دستاورد ثابت میکند که لنزهای پلاسمونی میدان دور، استراتژی کارآمدتری برای دستکاری پایدار و ایمن ذرات حساس به دما ارائه میدهند.
