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아칸사스 대학 (University of Arkansas) 연구팀은 인간의 눈 뿐만 아니라 많은 사람들에게 보이지 않지만 광전자 시스템에서 사용하기 위해 제안된 다른 물질로 적외선을 감지하고 상호 작용할 수 있도록 인 원자의 단일 층으로 만들어진 특수 유형의 물질의 광학 특성을 연구했다. 이러한 시스템은 처리 속도를 높이고 지속적으로 증가하는 전산 장치에서 가열 및 기타 에너지 낭비를 줄이기 위해 전자와 함께 빛을 이용할 수 있게 한다. 연구팀은 사이언티픽 레포트 (Scientific Reports, 'Tuning Infrared Plasmon Resonance of Black Phosphorene Nanoribbon with a Dielectric Interface')의 최근 호에 실린 결과를 통해 광학적으로 유용한 물질인 흑인 (black phosphorus)의 이해를 돕고 있다. 조약돌이 일으킨 파동이 연못의 표면을 가로 질러 움직이게 하는 것과 비슷하게, 플라즈몬 물질에 빛나는 빛은 전자가 표면에서 앞뒤로 움직이게 한다. 플라즈몬으로 알려진 이 전자의 물결은 특정 주파수 (색상)의 빛에 대해 가장 강력하게 진동하는 악기와 같이 조정할 수 있어 가시 광선 및 보이지 않는 신호 스펙트럼의 대부분에 이르는 응용 프로그램에 유용하다. 튜닝은 악기를 튜닝하는 것이 원하는 음표를 만드는 데 중요한 것처럼 특정 애플리케이션에 플라즈몬 소재를 사용하는 데 핵심이다. 그래핀과 같은 2 차원 재료, 단일 원자 두께의 탄소 시트는 지난 10 년 간 과학계에서 많은 경험을 했다. 그들은 다양한 광전자 부품의 크기를 단일 원자 두께까지 줄이고 고유한 물리적 특성을 활용할 수 있는 잠재력을 제공한다. 그래핀은 전자 공학, 재료 강도 또는 빛 기반 기술의 개선을 약속할 수는 있지만 완벽하지는 않다. 그래핀은 반도체의 특성을 정의하는 밴드갭 (bandgap)이라고 불리는 것이 부족하다. 그래핀의 이러한 한계는 우수한 구조적, 전기적, 열적 또는 광학적 특성을 제공하는 다른 재료를 조사하고 있다. 두 개의 다른 결정 방향을 가진 인 원자의 주름진 구조를 갖는 흑인은 이전에 연구된 다른 옵션들에 비해 독특한 이점을 제공한다. 이 연구는 흑인 시트를 둘러싼 영역에서 물질 특성을 변화시키는 이론적인 효과를 조사했다. 결과는 물질에 의해 흡수된 빛의 파장이 주변 물질을 변화시킴으로써 조정될 수 있음을 보여준다. 또한 다른 폭을 가진 나노 스케일 리본으로 패턴화 되었을 때이 물질의 플라즈몬 성질에 대한 이해를 향상시켰다. 나노 리본 폭과 주변 미디어의 튜닝 파라미터를 결합하면, 흑인은 적외선을 포함한 어플리케이션에 매우 유용한 재료가 될 수 있다. 흑인의 또 다른 이점은 두 가지 결정 방향에 따라 빛이 응용 분야에서 사용되는 광파의 방향에 따라 표면의 전자와 다르게 상호 작용할 수 있다는 것이다. |
