افزایش اثر مگنتواپتیکی کِر بوسیله تحریک پلاسمون پلاریتون سطحی در بلورهای مگنتوپلاسمونیک
چکیده
اثر مگنتواپتیکی کِر در سال 1877 توسط جان کِر کشف شد و تاکنون کاربردهای فراوانی برای آن پیدا شده است. با توجه به اینکه اثر مگنتواپتیکی کِر کوچک است، برای بهرهگیری از آن در کاربردهای مختلف نیاز به تقویت آن وجود دارد. یکی از شیوههای مناسب این کار استفادهی یکی از پدیدههای نانوپلاسمونیک یعنی تحریک پلاسمون پلاریتون سطحی است. این پدیده باعث تشدید میدانهای الکتریکی و مغناطیسی نور در سطح ماده شده، بنابراین شدت نور بیشتری برای برهمکنش با ماده در دسترس بوده لذا پاسخ مگنتواپتیکی ساختار افزایش مییابد. در این پایان‌نامه افزایش اثر مگنتواپتیکی کِر بوسیله تحریک پلاسمون پلاریتون سطحی در بلورهای مگنتوپلاسمونیک مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از روش ماتریسهای انتقال 4×4 یک کد در نرم افزار matlab نوشته شد، تا بتوان بلورهای مگنتوپلاسمونیک مختلف را شبیهسازی و مورد بررسی قرار داد. در نهایت تعدادی از ساختارهای شبیهسازی شده به روش نظری، در آزمایشگاه ساخته شدند و اندازهگیریهای تجربی بر روی آنها صورت گرفت تا درستی نتایج نظری تحقیق گردد. در این پایان‌نامه با توجه به خواص پلاسمونیک و مغناطیسی مواد مختلف و همچنین صرفه اقتصادی در موارد صنعتی، تعدادی از مواد انتخاب شدند و بلور مگنتوپلاسمونیک آنها طراحی و شبیهسازی شد. همچنین در دو مورد بلورهای نانومگنتوپلاسمونیک مطابق با طراحیها ساخته شدند و مورد بررسی قرار گرفتند. به این ترتیب با انجام محاسبات نظری در شرایط بهینهی انتشار موج پلاسمون پلاریتون سطحی در بلور نانومگنتوپلاسمونیک طلا/کبالت بیشینه سیگنال کِر برابر 49/50 درجه و برای بلور مس/آهن/مس بیشینه سیگنال کِر با مقدار 7/40 درجه بدست آمد. در مرحله ساخت، بلورهای نانومگنتوپلاسمونیک طلا/پرمالوی و مس/پرمالوی/ مس طراحی، ساخته و مورد بررسی تجربی قرار گرفتند. بررسیها همخوانی بسیار خوبی در نتایج نظری و تجربی نشان دادند. همچنین افزایش سیگنال کِر مورد انتظار در اثر انتشار موج پلاسمون پلاریتون در این ساختارها به خوبی مشاهده شد.