بهبود جذب در نانو پوسته های فلزی کروی با استفاده از زیرلایه گرافنی

نویسندگان

گروه مهندسی برق- مخابرات، دانشکده فنّی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی )ره(، قزوین

چکیده

در این مقاله تأثیر استفاده از زیرلایه گرافنی بر روی جذب نانوپوستههای فلزی کروی طلا Au و نقره Ag مورد بررسی قرار گرفته است. در این بررسی ها برای هر کدام از دو پوسته فلزی مذکور به طور جداگانه سه نوع هسته دی‌الکتریک متفاوتِ هوا Air‌، سیلیکون Si و آلومینا Al_"2" O_"3" در نظر گرفته شده‌ است. بررسی‌، شبیه ‌سازی‌ و مقایسه این نانو پوسته‌ها برای دو اندازه‌‌ی شعاع کلّ ساختار‌ برابر با 25 ‌‌نانو‌متر و 50 نانومتر، انجام گرفته است. در مطالعات انجام شده بر روی نتایج، مشاهده می‌شود حضور زیرلایه گرافنی در زیر نانو‌پوسته‌های فلزی بر میزان دامنه جذب آنها می‌افزاید. در این بین عواملی مانند اندازه ضخامت پوسته‌ی فلزیِ نانو‌پوسته، اندازه ضخامت زیرلایه گرافنی، جنس دی‌الکتریک مورد استفاده، اندازه شعاع کلّی ساختار و همچنین جنس محیط پیرامون، به شدّت در میزان بهبود و افزایش در دامنه نمودار برش مقطع عرضی جذب ACS ساختار، مؤثّر هستند و برای داشتن بیشینه‌ی جذب، باید مصالحه‌ای بین این کمیّت‌ها وجود داشته باشد.

کلیدواژه‌ها


[1] Jian Ru Gong,“Graphene – Synthesis,
Characterization, Properties and applications,
Published by InTech Janeza Trdine,” 2011.
[2] Raghu Murali, “Graphene nanoelectronics,
Springer, 2012.
[3] M. Meyyappan, Wonbong Choi, Jo-won Lee,
“Nanomaterials and Their Applications: Graphene
synthesis and application, ” Taylor & Francis
Group,2014.
[4] Rasoul Alaee, Mohamed Farhat, Carsten
Rockstuhl, and Falk Lederer, “A perfect absorber
Made of a graphene micro-ribbon metamaterials,”
Physics.Optics, Optics Express, 27, 28017-28024,
2012.
[5] Yuancheng Fan; Zeyong Wei, Zhengren Zhang,
and Hongqiang Li, “Enhancing infrared extinction
and absorption in a monolayer graphene sheet by
harvesting the electric dipolar mode of Split ring
resonators,” physics.optics, Optics Letters, 24,
5410-5413, 2013.
[6] K. Zeranska-Chudek, A. Lapinska, A.
Wroblewska, J. Judek1, A. Duzynska, M.
Pawlowski, A. M. Witowski2 & M. Zdrojek, “Study of the absorption coefficient of graphenepolymer composites,” Scientific Reports, 8, 9132,
1-8, 2018.
[7] Andrei Andryieuski, and Andrei V. Lavrinenko,
“Graphene Metamaterials Based Tunable Terahertz
Absorber: Effective surface conductivity approach,
” Optical Society of America, Optics Express, 7,
9144-9155, 2013.
[8] Kin FaiMaka, LongJu, FengWang,
TonyF.Heinz,“An optical spectroscopy of
graphene: From the far infrared to the ultraviolet,”
ELSEVIER, 15, 1341-1349, 2012.
[9] Chris D. Geddes, “Reviews in plasmonics
2010,” © Springer Science+Business Media, 2012.
[10] Craig. F. Bohren, Donald R. Huffman,
“Absorption and scattering of light by small
particles,” John Wiley & Sons, Inc,1983.
[11] Ki Young Kim, “Plasmonics principles and
applications,” Copyright © InTech, 2012.
[12] R.B.M. Schasfoort and Anna J. Tudos,
“Handbook of surface plasmon resonance,” © the
Royal Society of Chemistry, 2008.
[13] Stefan. A. Maier,“Plasmonics fundamentals
and applications,” Centre for photonics and
photonic materials department of Physics,
University of Bath, UK, 2007.
[14] Edward D. Palik, “Hand book of optical
constants of solids,” Academic Press An Imprint of
Elsevier,1985.
[15] P.B.Johnson and R.W.Christy,“optical
constant of noble metals,” physical review, 12,
4370-4379, 1972.
[16] Yuriy A. Akimov · Wee Shing Koh, “Design
of plasmonic nanoparticles for efficient
subwavelength light trapping in thin-film solar
cells,” Springer Science+Business Media, 1, 155-
161, 2011.

[17] Carl Hägglund, and S. Peter Apell,
“Plasmonic near-field absorbers for ultrathin solar
cells,” Physical Chimistry, 10, 1275-1285, 2012.
[18] Keisuke Nakayama,a_ Katsuaki Tanabe, and
Harry A. Atwaterb_,“Plasmonic nanoparticle
enhanced light absorption in GaAs solar cells,”
Applied Physics Letters, 93, 121904-1-121904-
3,2008.
[19] Wenzhen Ren, Guanghui Zhang, Yukun Wu,
Huaiyi Ding, Qinghe Shen, Kun Zhang,Junwen Li,
Nan Pan, and Xiaoping Wang, “Broadband
absorption enhancement achieved by optical layer
mediated Plasmonics solar cell,” Optics Express,
27, 26536-26550, 2011.
[20] Michael D. Brown, Teeraporn Suteewong, R.
Sai Santosh Kumar,Valerio D’Innocenzo,
Annamaria Petrozza, Michael M. Lee, Ulrich
Wiesner, and Henry J. Snaith, “Plasmonic dyesensitized solar cells using core-shell metalinsulator nanoparticles,” Nano Letters, 2, 438-445,
2011.
[21] Hairen Tan, Rudi Santbergen, Arno H. M.
Smets, and Miro Zeman, “Plasmonic light trapping
in thin-film silicon solar cells with improved selfassembled silver nanoparticles,” Nano Letters, 8,
4070-4076, 2012.
] [22کتاب سم شناسی نانو ذرات، دکترجابر جاویدی و همکاران،
انتشارات علوم و فنون معین، .1396
[23] Mohammed Baalousha, Thilo Hofmann,
“Nanoparticles: structure, properties, preparation
and behavior in environmental media,”
Ecotoxicology, 5, 326-343, 2014.
[24] Andreas Jordan, Regina Scholz, Peter Wust,
Horst FaK hling, Roland Felix, “Magnetic uid
hyperthermia (MFH): Cancer treatment with AC
magnetic "eld induced excitation of biocompatible
superparamagnetic nanoparticles,” Elsevier , 201,
413-419, 1999.
[25] Dan Peer, Jeffrey M. Karp, Seungpyo Hong,
Omid C. Farokhzad, Rimona Margalit and Robert
Langer, “Nanocarriers as an emerging platform for
cancer therapy,” Nature Nanotechnology, 2, 751-
60, 2007.
[26] Xiaohua, Mostafa A. El-Sayed, “Gold
nanoparticles: Optical properties and
implementations in cancer diagnosis and
photothermal therapy,” Journal of Advanced
Research, 1, 13-28, 2010.
[27] Jingyi Chen,AND Coworkers, “Gold
nanocages as photothermal transducers for cancer
treatment,” nationzl institute of helth, 6, 811-817,
2010.
[28] Feifan Zhou , Shengnan Wu , Baoyan Wu ,
Wei R. Chen, and Da Xing, “Mitochondriatargeting single-walled carbon nanotubes for
cancer photothermal therapy,” Wiley, 19, 2727-
2735, 2011.
[29] Laura C. Kennedy, Lissett R. Bickford,
Nastassja A. Lewinski, Andrew J. Coughlin, Ying
Hu , Emily S. Day , Jennifer L. West , and
Rebekah A. Drezek , “A new era for cancer
treatment: gold-nanoparticle-mediated thermal
therapies,” small, 2, 169-183, 2011.
[30] Avi Schroeder,Daniel A. Heller, Monte M.
Winslow, James E. Dahlman, George W. Pratt1,2,
Robert Langer, Tyler Jacks and Daniel G.
Anderson,“Treating metastatic cancer with
nanotechnology,” Nature Reviews, 12, 39-50,
2012.
[31] Raviraj Vankayala, Chun-Chih Lin, Poliraju
Kalluru, Chi-Shiun Chiang,Kuo Chu Hwang,
“Gold nanoshells-mediated bimodal photodynamic
and photothermalcancer treatment using ultra-low
doses of near infra-red light,” bio materials,
elsevire, 21, 5527-5538, 2014.
[32] Rachel S. Riley and Emily S. Day ,“Gold
nanoparticle-mediated photothermal therapy:
applications and opportunities for multimodal
cancer treatment,” Wiley Periodicals,Focus
Article,4,1-16,2017.