معمارهاي دوره رنسانس زماني كه به ساخت گالري‌هاي نجواگر در كليساها پرداختند، درك خود را از فيزيك و هندسه به اثبات رساندند. در اين كليساها يك فضاي دايره‌اي شكل به‌وجود آمد كه اگر فردي در محل مناسب مي‌ايستاد و سخن مي‌گفت، همگان قادر به شنيدن صداي او بودند. پژوهشگران دانشگاه پنسيلوانيا از اين ويژگي استفاده كرده تا يكي از ويژگي‌هاي كليدي نيمه‌هادي را بهبود ببخشند.

آگاروال، از محققان اين پروژه، مي‌گويد: «وقتي شما يك نيمه‌هادي را برانگيخته كنيد، چند نانوثانيه طول مي‌كشد تا با نشر نور به حالت پايه خود برگردد. به اين زمان، طول عمر نشر گفته مي‌شود كه در واقع زمان لازم براي ايجاد نور است. زماني كه شما يك مودولاتور مي سازيد، اين سيستم از حالتي به حالت ديگر سوئيچ مي‌كند كه زمان فوق الذكر محدود كننده شما در ساخت اين مدولاتور است. آنچه كه ما در اين پروژه انجام داديم اين است كه اين زمان را تا حد يك پيكوثانيه كاهش داديم كه تقريبا هزار برابر سريع‌تر از فناوري فعلي است».
در نيمه‌هادي‌ها، حالت برانگيخته به حالتي گفته مي‌شود كه انرژي به سيستم داده مي‌شود و حالت پايه زماني است كه انرژي در كار نباشد. نيمه‌هادي برانگيخته شده بايد ابتدا خنك شود كه براي اين كار انرژي خود را به‌صورت گرما از دست دهد سپس با آزاد كردن نور، به حالت پايه برمي‌گردد. نانوسيم نيمه‌هادي تيم تحقيقاتي اين پروژه، بدون اين كه حالت خنك شدن را پشت سر بگذارد از حالت برانگيخته به حالت پايه مي‌رسد. دليل اين موضوع ساختار منحصربه‌فرد نانوسيم است. اين نانوسيم در مركز خود داراي سولفيد كادميم است. روي اين مركز، يك لايه دي‌اكسيد سيليكون و در لايه خارجي يك لايه نقره قرار دارد. اين لايه نقره، منشاء پديده پلاسمون سطحي است كه در آن امواجي تركيبي از نوسانات الكترون و نور وجود دارد. اين پلاسمون سطحي ميان لايه نقره و دي‌اكسيد سيليكون محدود است.

آگاروال مي‌گويد شبيه اين كار را پيش از اين انجام داده بودند اما ما سيستم را به شكلي طراحي كرديم كه اثر گالري نجواگر و پلاسمونيك نانومقياس در آن شكل بگيرد.

اگر اين نانوسيم داراي ابعاد خاصي باشد، پوشش نقره موجب رزونانس‌هايي شده و ميدان‌هاي الكترومغناطيسي محدود شده بسيار بالايي را درون اين نانوساختار ايجاد مي‌كند. با كنترل شدت ميدان الكترومغناطيسي درون اين سيستم، كه همانا هسته سولفيد كادميم است، مي‌توان طول عمر نشر را با دقت بالايي كنترل كرد.

نتايج اين پروژه در نشريه Nature Materials به چاپ رسيده است.

منبع: ستاد توسعه فناوري نانو