عنوان
سرشت غيرماركوفي و حد سرعت كوانتومي و كنترل آن‌ها در سامانه‌هاي پلاسمونيك كوانتومي
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
اين رساله به بررسي وابستگي ويژگي‌هاي ديناميكي يك گسيلنده كوانتومي به هندسه و جنس نانوساختار پلاسموني مستقر در محيط اطرافش، پرداخته است. برهم‌كنش تابش الكترومغناطيسي با فلزات در بسامدهاي اپتيكي مي‌تواند نوسانات چگالي بار گاز الكترون آزاد درون ماده را افزايش مي‌دهد. به كوانتاي اين نوسانات، پلاسمون پلاريتون مي‌گويند. برانگيختگي پلاسمون پلاريتون‌هاي سطحي، منجر به ميدان اپتيكي نزديكِ به شدت افزايش يافته در سطح فلز مي‌شود. با قرار دادن يك گسيلنده كوانتومي در مجاورت اين برانگيختگي‌ها، با يك سامانه باز كوانتومي روبرو مي‌شويم. ديناميك سامانه باز كوانتومي توسط يك تحول زماني غيريكاني بيان مي‌شود. تقريب ماركوف، كه معمولاً در مواردي از جمله ضعيف بودن جفت‌شدگي سامانه-محيط، حمام‌هاي بي‌نهايت، دماهاي بالا يا كوچك بودن همبستگي‌هاي ابتدايي در حالت اوليه سامانه-محيط به كار مي‌رود، ممكن است نقض شده و ديناميك غير ماركوفي شود. اگر ديناميك غير ماركوفي شود، اثرهاي حافظه، يعني بازيابي همبستگي‌هاي از دست رفته‌ي سامانه در حين برهم‌كنش با محيط، خود را در ديناميك نمايش مي‌دهند. توانايي كنترل گذار ديناميك از ماركوفي به غير ماركوفي و بالعكس، امكان كنترل اثرهاي حافظه را فراهم مي‌كند. از سويي ديگر، اصل عدم قطعيت، حدي بر سرعت تحول مشاهده‌پذيرها اعمال مي‌كند كه تحت عنوان حد سرعت كوانتومي شناخته مي‌شود. در پردازش اطلاعات كوانتومي، توانايي تبديل يك حالت به يك حالت متعامد بر خودش جزو گام‌هاي ابتدايي فرآيند محاسبه در نظر گرفته مي‌شود و دانستن مدت زمان انجام اين تبديل سرعت پردازش را مشخص مي‌كند. در اين رساله، وابستگي سه سنجه غير ماركوفي و سنجه حد سرعت كوانتومي به هندسه و جنس نانوساختار پلاسمونيكي بررسي شده است. نانوساختارهاي مورد بررسي داراي سه هندسه نانوكره، نانوساختار هسته-پوسته كروي، و نانوديسك هستند. نانوكره از فلزهاي نجيب پلاسمونيكي طلا و نقره، نانوساختار هسته-پوسته كروي از هسته‌اي با جنس سولفيد طلا و پوسته‌هايي از جنس طلا و نقره، و نانوديسك از مواد پلاسمونيكي دوبعدي گرافن و دي‌سولفيد موليبدنيم، ساخته شده‌اند. مطابق نتايج كار، ديناميك گسيل خودبه‌خودي در فواصل نزديك به نانو ساختار به شدت غيرماركوفي است و هرچه از نانو ساختار دورتر شود، مقدار سنجه به صفر ميل مي‌كند. حد سرعت كوانتومي نيز با افزايش فاصله بين گسيلنده و نانو ساختار افزايش يافته و برابر با زمان تحول سامانه مي‌شود. از طرف ديگر، وابستگي سنجه غير ماركوفي و زمان حد سرعت كوانتومي به پارامترهاي هندسي نشان از آن دارد كه با دست‌ورزي و تغيير اين پارامترها مي‌توان اين كميت‌ها را كنترل كرد. از اين رو، مي‌توان در اين سامانه‌ها نوع ديناميك و سرعت تحول آن‌ها را كاهش يا افزايش داد. به علاوه، يكي از مهمترين نتيجه‌هاي اين رساله، به دست آوردن فاصله گذار ديناميك از غير ماركوفي به ماركوفي و مقايسه اين فاصله به ازاي هندسه‌ها و مواد پلاسموني مختلف است.
شماره ركورد
227928
دانشگاه
دانشگاه اصفهان
رشته تحصيلي
فيزيك
استاد راهنما
مالك باقري هاروني