7. Cấu trỳc của luận văn
1.2.6. Đỏnh giỏ hiệu suất của điều khiển Plasmonic hoạt động
Trong đú A' là sự dịch chuyển plasmon phõn đoạn cực đại.
1.2.5. Điều khiển tớnh đối xứng của cấu trỳc nano plasmonic
Nhƣ đó mụ tả ở trờn, cỏc mode LSPR của cỏc hạt nano plasmonic sẽ đƣợc kết hợp thụng qua tƣơng tỏc gần trƣờng khi cỏc hạt nano ở gần nhau. Sự kết hợp plasmon cú thể đƣợc hiểu theo mụ hỡnh lai húa. Sau khi kết hợp plasmon, mode plasmon lƣỡng cực của mỗi hạt nano trong một homodimer plasmon đƣợc chia thành hai mode plasmon riờng biệt, đú là liờn kết (phản đối xứng) và khụng liờn kết (đối xứng) [18]. Mode plasmon khụng liờn kết đƣợc gọi là chế độ plasmon tối vỡ mụ men lƣỡng cực của hệ bằng 0 và nú khụng thể bị kớch thớch bởi ỏnh sỏng trƣờng xa. Tuy nhiờn, nếu tớnh đối xứng của homodimer bị phỏ vỡ, sau đú mode plasmon tối ban đầu cú thể trở nờn dễ bị kớch thớch. Sự phỏ vỡ đối xứng nhƣ vậy cú thể đƣợc đƣa ra bằng cỏch thay đổi hƣớng tƣơng đối của cỏc hạt nano plasmonic. đối của cỏc hạt nano dị hƣớng cú thể tạo ra sự bật và tắt của mode plasmon tối. Đối với cỏc hạt nano plasmonic đẳng hƣớng, sự phỏ vỡ đối xứng gõy ra bởi một biến thể định hƣớng xảy ra trong cỏc hệ plasmonic phức tạp. Cỏc mode plasmon tối trong trimer nano kim loại bị kớch thớch khi tớnh đối xứng của nú bị phỏ vỡ bằng cỏch mở gúc đỉnh của trimer. Ngoài sự thay đổi của hƣớng tƣơng đối, sự phỏ vỡ đối xứng trong hệ thống plasmonic kết hợp cũng cú thể đƣợc tạo ra bởi sự khụng phự hợp về kớch thƣớc giữa cỏc hạt nano plasmonic cấu thành, do đú gõy ra sự kớch thớch của chế độ plasmon tối.
1.2.6. Đỏnh giỏ hiệu suất của điều khiển Plasmonic hoạt động
Hiệu suất điều khiển plasmonic hoạt động thƣờng đƣợc đỏnh giỏ về mặt đỏp ứng quang phổ, thời gian chuyển đổi, khả năng lặp lại và độ ổn định lõu dài.
a. Đỏp ứng quang phổ
Đỏp ứng phổ của cấu trỳc plasmonic hoạt động là một xem xột thiết yếu cho cỏc cuộc thảo luận so sỏnh về hiệu suất chuyển đổi của nú. Nú chứa cỏc biến thể của vị trớ và cƣờng độ phổ SPR, cú thể đƣợc quan sỏt thấy trong sự dập tắt, truyền qua, phản xạ hoặc tỏn xạ. Sự thay đổi cƣờng độ thƣờng đƣợc đặc trƣng bởi độ tƣơng phản chuyển đổi hoặc độ xuyờn sõu. Độ tƣơng phản chuyển đổi đề cập đến tỷ lệ cƣờng độ sau và trƣớc điều khiển hoạt động (η/η0). Thuật ngữ tƣơng phản chuyển đổi trực tiếp, đƣợc sử dụng trong giai đoạn đầu của sự phỏt triển cỏc cấu trỳc plasmonic hoạt động. Sau đú, nú đó đƣợc thay thế bằng độ sõu điều biến (modulation depth). Độ độ sõu điều biến đụi khi đƣợc xỏc định bởi hai biểu thức toỏn học:
m a x m in m in η η = 1 0 0 % m o d u la tio n d e p η th (1.22) m a x m in 1 m o d u la tio e o η = 0 l g η n d p th (1.23)
Giỏ trị decibel (dB) của độ sõu điều biến đƣợc xỏc định trong phƣơng trỡnh 1.23 đƣợc sử dụng rộng rói trong lĩnh vực truyền thụng điện tử để chỉ ra mức độ điều biến của súng mang. Trong những năm gần đõy, độ sõu điều biến tớnh bằng dB đó đƣợc sử dụng để mụ tả hiệu suất của cỏc cấu trỳc plasmonic hoạt động. Một cấu trỳc plasmonic hoạt động hiệu suất cao thƣờng cú thể cho độ sõu điều biến cao và vựng điều biến phổ rộng. Khả năng điều chỉnh liờn tục cỏc tớn hiệu quang phổ của SPR trờn một vựng phổ rộng mở ra cỏc khả năng ứng dụng rất lớn trong thụng tin quang.
b. Thời gian chuyển đổi
Thời gian chuyển đổi là thời gian cần thiết để cấu trỳc plasmonic hoạt động thực hiện chuyển đổi từ trạng thỏi tắt sang trạng thỏi bật và ngƣợc lại. Cỏc trạng thỏi tắt và bật đƣợc xỏc định theo cỏc thay đổi tối đa trong tớnh chất plasmonic và đặc tớnh phổ. Cỏc tăng cƣờng điện trƣờng định xứ lớn, cỏc bƣớc súng cộng hƣởng plasmon và cƣờng độ thƣờng đƣợc lấy làm trạng thỏi bật, trong khi cỏc giỏ trị nhỏ tƣơng ứng đƣợc gỏn cho trạng thỏi tắt. Thời gian chuyển đổi thực sự phản ỏnh khả năng đỏp ứng của cấu trỳc plasmonic hoạt động dƣới tỏc nhõn kớch thớch bờn ngoài. Thời gian chuyển đổi ngắn cho thấy khả năng đỏp ứng nhanh.
c. Khả năng lặp lại và sự ổn định lõu dài
Khi cấu trỳc plasmonic hoạt động đƣợc lặp đi lặp lại giữa trạng thỏi bật và tắt, cuối cựng cú thể xảy ra lỗi thiết bị do vấn đề ổn định của vật liệu thành phần hoặc kớch thớch bờn ngoài. Do đú, số chu kỳ trở thành một tham số chớnh để mụ tả khả năng lặp lại. Cỏc cấu trỳc plasmonic hoạt động cú thể đƣợc lặp lại trong một số lần và ổn định trong một thời gian dài là cần thiết cho cỏc ứng dụng cụng nghệ khỏc nhau.
Cỏc đặc tớnh hiệu suất núi trờn cung cấp một cơ sở tốt đỏnh giỏ khả năng điều khiển plasmonic hoạt động. Tuy nhiờn, đối với cỏc ứng dụng cụ thể, cũng cần chỳ ý đến năng lƣợng chuyển đổi và khả năng hoạt động. Một quy trỡnh vận hành đơn giản và tiờu thụ một lƣợng năng lƣợng nhỏ sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho cỏc ứng dụng thực tế của cỏc cấu trỳc plasmonic hoạt động.