מתמטיקה ומדעי הטבע

אפיון מצבים פלזמוניים חשוכים בננו-עניבות פרפר מכסף

תקציר

פלזמונים משטחיים מקומיים הם תנודות קולקטיביות של אלקטרונים חופשיים על פני ננו-חלקיק. במערכות ננו-מטריות ניתן לעורר אותם כדי ליצור חללים פלזמוניים זעירים – אזורים בעלי שדה אלקטרומגנטי מרוכז ועוצמתי סמוך לפני הננו-חלקיק – המאפשרים אינטראקציות אור-חומר קוונטיות עם אטומים, מולקולות ונקודות קוונטיות. על חלקיק יכולים להתקיים מצבים פלזמוניים שונים, ובראשם המצבים החשוכים והבהירים. המצבים הבהירים מקרינים קרינה אלקטרומגנטית גם למרחקים גדולים (״השדה הרחוק״), בעוד שהחשוכים אינם נקשרים לשדה זה; לכן החשוכים קשים לעירור ולמדידה, וכמעט שלא אופיינו ניסויית ונחקרו בעבר. בננו-עניבת פרפר מכסף, הבנויה משתי פריזמות ננו-מטריות מצומדות, תנועה סימטרית של האלקטרונים יוצרת מצב חשוך, וא-סימטרית יוצרת מצב בהיר. במחקר זה בוצע אפיון ניסויי של המצבים החשוכים בשיטות ננו-פבריקציה מתקדמות, ונמצא כי הם בעלי תדרי רזוננס גבוהים וזמני חיים ארוכים משמעותית משל הבהירים שנחקרו רבות. ממצאים פורצי דרך אלה מספקים תובנה מהותית על עירורי הפלזמונים ופותחים אפיקים רחבים למחקרי המשך ויישומים כגון חיישנים פלזמוניים, מחשוב קוונטי ועוד.

לפרוייקט הבא
ליאם רוקח
תיכון דה שליט, רחובות
מורים מלווים
ד״ר דקלה בן שושן-עפרון, ד״ר עידו שמיר, תוכנית 'אלפא'
מנחים
ד"ר אורה שמחה ביטון ישראל, מכון ויצמן למדע, רחובות
מנחים מטעם התחרות
ד"ר לוקה מולרי
מוזיאון המדע על שם בלומפילד ירושלים, כל הזכויות שמורות, 2021
Site by STREETLIGHT