ارائه روش محاسباتي جديد براي مدلسازي برهم‌كنش نور با نانوساختارها

واضح آرشیو وب فارسی:ایسکانیوز: ارائه روش محاسباتي جديد براي مدلسازي برهم‌كنش نور با نانوساختارها

تهران-خبرگزاري ايسكانيوز: محققين دانشگاه خليج فارس فرمول‌بندي جديدي ارائه كرده‌اند كه با استفاده از آن مي‌توان شبيه‌سازي برهم‌كنش نور با نانوساختارها را با دقت بسيار بالا بر روي رايانه‌هاي معمولي اجرا كرد.

به گزارش روز يكشنبه باشگاه خبرنگاران دانشجويي ايران "ايسكانيوز" اين فرمول‌بندي كه مربوط به تعريف خواص اپتيكي سلول‌هايي است كه در مرز اجسام به طور جزيي اشغال شده‌اند، امكان شبيه‌سازي با سلول‌هاي درشت‌تر را فراهم مي‌نمايد.
دكتر احمد محمدي، عضو هئيت علمي گروه فيزيك دانشگاه خليج فارس، محققي است كه با بازنويسي روش FDTD (finite-difference time-domain) بر اساس معادلات انتگرالي ماكسول و اعمال شرايط مرزي، موفق به ارائه اين فرمول‌بندي جديد گرديده است. وي اظهار داشت: مطالعه برهم‌كنش نور با نانوذرات طلا، چگونگي تشكيل پلاسمون سطحي و ارتباط آن با خواص فيزيكي نانوذره (اندازه، شكل و خواص اپتيكي نانوذره و محيط اطراف) از اهميت ويژه‌اي برخوردار است.
تنظيم و كنترل پلاسمون سطحي در نانوذرات فلزي (مانند طلا و نقره) كاربردهاي بسياري از قبيل انتشار نور در ابعاد نانو (زير حد پراش)، درمان تومور، تشخيص آلاينده‌ها، حسگرها و المانهاي نانوفوتونيك مانند سوئيچ، فيلتر در ابعاد نانو جهت ساخت مدارهاي مجتمع نانوفوتونيكي و غيره را به همراه دارد.
از سويي ديگر در بسياري از مسائل مهم نانواپتيك كه نيازمند محاسباتي با دقت بالا نياز هستند، به‌كارگيري روش FDTD استاندارد امكان‌پذير نيست.
دليل اين امر حجم بسيار بالاي فضاي محاسباتي و نياز به حافظه و سرعت بالاي پردازنده است.
با به كارگيري روش ارائه شده در اين كار تحقيقاتي براي مدلسازي برهم كنش نور با نانوساختارها، مي‌توان پارامترهاي مناسب نانوساختار را با توجه به كاربرد مورد نظر به طور دقيق تعيين نمود.
بدين ترتيب هزينه بسيار بالاي طراحي و ساخت قطعات نانومتري را به طور قابل ملاحظه‌اي كاهش مي‌يابد. ازاينرو مؤسسات تحقيقاتي و صنعتي فعال در اين زمينه مي‌توانند از نتايج اين پژوهش استفاده نمايند.
دكتر محمدي در ادامه در مورد نحوه انجام اين تحقيق و به دست آوردن معادله به هنگام‌سازي ميدان‌ مغناطيسي، گفت: در اين كار تحقيقاتي، فرمول‌بندي جديدي با تركيب روش Z-Transform(جهت وارد كردن فلز به فضاي FDTD ) و روش Contour Path (جهت اعمال شرايط مرزي مناسب در مرز فلز- دي‌الكتريك) براي معادلات به هنگام‌سازي ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي در سلول‌هاي واقع در مرز فلز- دي‌الكتريك كه به طور جزئي اشغال شده‌اند، ارائه گرديده است.
براي اين كار، ابتدا با استفاده از شكل انتگرالي قانون آمپر، رابطه ميان ميدان‌ مغناطيسي و بردارهاي جابه‌جايي الكتريكي واقع در درون و بيرون فلز، به دست آمده است.
سپس با استفاده از شرايط مرزي، ارتباط بين اين دو بردار پيدا شده و فقط يكي از اين دو (و يا متوسط آنها) در حافظه ذخيره مي‌شود.
با استفاده از روابط ساخت مندي در فضاي Z و شرايط مرزي، ميدانهاي الكتريكي درون و بيرون فلز از بردار جابه‌جايي الكتريكي ذخيره شده، محاسبه مي‌گردد.
در پايان با به كارگيري شكل انتگرال‌گيري قانون فاراده، معادله به هنگام‌سازي ميدان‌ مغناطيسي به دست مي‌آيد.
با استفاده از روش ارائه شده در اين كار تحقيقاتي، نرم‌افزاري تهيه شده است كه ‌امكان مدلسازي برهم‌كنش نور با نانوساختارهاي فلزي (مانند نانوذرات) را با دقت بسيار بالا فراهم مي‌نمايد.
به گزارش ايسكانيوز به نقل از نانو، اين پژوهش با همكاري دكتر تهمينه جلالي، دكتر ماريو آجيو ازگروه نانواپتيك دانشگاه اي.تي.اچ زوريخ (زير نظر پروفسور وحيد صندوقدار) و پروفسوركريستين هافنر از گروه اپتيك محاسباتي دانشگاه اي.تي.اچ زوريخ، انجام شده است.
جزئيات اين طرح كه از حمايت‌هاي تشويقي ستاد بهره‌مند شده، در مجله OPTICS EXPRESS (جلد 16، شماره 10، صفحات7406 -7397) منتشر گرديده است./د/184/120
يکشنبه 10 شهريور 1387

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: ایسکانیوز]

[مشاهده در: www.iscanews.ir]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 2486]