خواص حسگري سيستم‌هاي دوبعدي هيدرات بروفين و سيليسين

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

فيزيك

دكتري

در اين پژوهش، پاسخ پلاسموني تك‌لايه‌هاي سيليسين و هيدرات بروفين تحت تأثير فشار مكانيكي و جذب مولكول‌هاي گازي به‌طور جامع مورد بررسي قرار گرفت. فشارهاي مكانيكي در راستاهايa، bو به‌صورت دوجهته اعمال شدند تا اثر تغييرات شبكه بر انرژي پلاسمون و رفتار جمعي الكترون‌ها تحليل شود. نتايج نشان داد كه حتي فشارهاي بسيار كوچك، در محدوده %0.001 تا %0.01 ،موجب جابجايي قابل توجه انرژي پلاسمون مي‌شوند؛ به‌طور مثال، انرژي پلاسمون سيليسين در حالت بدون فشار 17/8 الكترون‌ولت بود كه تحت فشار %01/0 در حالت دوجهته به مقدار 101/8 الكترون‌ولت كاهش يافت. اين تغييرات نشان‌دهنده حساسيت بسيار بالاي ساختار دوبعدي به تغييرات شبكه و نقش كليدي اوربيتال pدر تقويت نوسانات جمعي و كاهش فركانس پلاسمون است. تحليل رفتار جمعي الكترون‌ها نشان داد كه فشار مكانيكي باعث افزايش چگالي الكتروني در نواحي فعال و تقويت دامنه نوسانات مي‌شود، در حالي كه انرژي لازم براي تحريك اين نوسانات كاهش مي‌يابد. اين ويژگي اهميت سيليسين به عنوان حسگر فشار فوق‌حساس را برجسته مي‌كند. اثر جذب گازها بر هيدرات بروفين نيز به‌طور جداگانه بررسي شد. جذب گاز CO_2 موجب جابجايي آبي انرژي پلاسمون به 78/10 الكترون‌ولت شد، در حالي كه H_2 S و SO_2 اثرات متفاوتي از جمله كاهش جزئي انرژي و تغيير شدت ستيغ پلاسمون را نشان دادند. تحليل چگالي حالات جزئي نشان داد كه اوربيتال p بيشترين سهم را در تشكيل حلقه ديراك و پاسخ پلاسموني دارد و تغييرات انرژي پلاسمون با تغيير چگالي اين اوربيتال رابطه مستقيم دارد، كه نقش مكانيزم‌هاي انتقال بار و اثر دوقطبي مولكول‌ها را در رفتار حسگري تأييد مي‌كند.تغييرات انرژي پلاسمون با تغيير چگالي اين اوربيتال رابطه مستقيم دارد.نتايج كلي نشان مي‌دهد كه انرژي پلاسمون شاخصي بسيار حساس براي آشكارسازي تغييرات مكانيكي و شيميايي در مواد دوبعدي است. تركيب فشار مكانيكي و جذب گازها، امكان تشخيص تغييرات جزئي در ساختار شبكه و محيط سطحي را فراهم مي‌كند و رفتار پلاسموني ماده به‌طور مستقيم با توزيع اوربيتال‌ها و تغييرات چگالي الكترون مرتبط است. بنابراين، هيدرات بروفين و سيليسين به‌عنوان مواد دوبعدي با ساختار پايدار و حساسيت بالا، گزينه‌هاي ايده‌آل براي توسعه حسگرهاي فشار و گازي فوق‌حساس در مقياس نانو و كاربردهاي پيشرفته اپتوالكترونيكي محسوب مي‌شوند.

237414

ماده چگال

فيزيك

دانشگاه صنعتي اصفهان