تحلیل و شبیه سازی نانوموتورهای پلاسمونی با گشتاور قابل تنظیم توسط طول موج تابشی

طراحی و ساخت موتورهایی با ابعاد نانو یکی از چالش های علمی در سال های اخیر و به ویژه پس از پیشرفت های علمی در زمینه ی فناوری نانو بوده است. باتوجه به اندرکنش ناچیز نور و ماده در ابعاد نانو (گشتاور حاصله ی ناچیز) ابعاد موتورهای ساخته شده تا کنون میلی متری و در بهترین حالت میکرومتری بوده است. مشکل کوچک سازی ابعاد موتورهای ریز مقیاس برای کاربردهای خاص در پژوهش های اخیر با ایجاد ساختارهای رزونانس پلاسمونیک به کلی مرتفع شده است. رزونانس پلاسمونیک توانایی افزایش میزان اندرکنش ماده با نور را داشته و در حالتی که طول موج کاری ادوات فوتونیکی بسیار بزرگتر از ابعاد ساختار باشد؛ به خوبی کارآیی دارد. موفق ترین و کامل ترین گزارش علمی منتشر در این زمینه، پژوهش پروفسور ژانگ و همکارانش در دانشگاه برکلی بوده است وتحلیل سیستم معرفی شده ی آنها گام مهم و بلندی برای طراحی های بعدی است و بخش اعظمی از این پژوهش به این مساله اختصاص داده شده است. مکانیزم کاری این موتورها دوران ناشی از اختلاف فاز ایجاد شده بین جریان های سطحی ایجاد شده است که باعث پدید آمدن نیروهای در خلاف جهت و نهایتا گشتاور می شود. در این پایان نامه ابتدا گشتاور ایجاد شده در یک ساختار پلاسمونیک پایه در اثر تابش یک نور پلاریزه شده بررسی گردید و سپس پارامترهای موثر در ایجاد گشتاور از قبیل شکل ساختار پلاسمونیکی و فرکانس موج تابشی مورد بررسی قرار گرفت. بررسی کیفی ماهیت ایجاد گشتاور و مبنای نظری و فیزیکی و تفسیر آن و همچنین یافتن مکانیزم مناسبی برای محاسبه گشتاور به طور کمی در هر فرکانس تابشی در محیط نرم افزاری comsol به عنوان یک روش تحلیل اجزای محدود، از دستاوردهای این پروژه است. حال با حل مشکل ابعاد و ساخت نمونه های اولیه تلاش های بعدی برای بهره برداری از یک منبع باند پهن به جای استفاده از نور تک فرکانس در دستور کار پژوهش های بعدی می تواند قرار گیرد.