सहज ट्यून करने योग्य 3डी फोटोनिक क्रिस्टल प्राप्त करने का एक नया मार्ग जो नीले चरण के लिक्विड क्रिस्टल में उचित आकार और प्रकार के नैनो पार्टिकल्स को प्रस्तुत करके सभी दिशाओं में प्रकाश को नियंत्रित करके परिष्कृत फोटोनिक उपकरणों का मार्ग प्रशस्त कर सकता है।
तितली और मोर के पंख जैसे फोटोनिक क्रिस्टल प्रकाश को भ्रमित करने की अपनी क्षमता के कारण ये आकर्षक ऑप्टिकल सामग्री होते हैं। ये प्रकाश प्रसार दिशा के साथ-साथ अपवर्तक सूचकांक के विपरीत सेमीकंडक्टरों के ऑप्टिकल एनालॉग होते हैं। फोटोनिक क्रिस्टल या तो एक विशेष दिशा (अपूर्ण फोटोनिक बैंड गैप – पीबीजी) या सभी दिशाओं (पूर्ण पीबीजी) में प्रकाश को नियंत्रित कर सकते हैं।
त्रि-आयामी (3डी) फोटोनिक क्रिस्टल का निर्माण जो दृश्यमान स्पेक्ट्रम में काम कर सकता है, नैनोमीटर लंबाई के पैमाने के कारण परिष्कृत तकनीकों की आवश्यकता के कारण चुनौतीपूर्ण है।
अधिक चिरल लिक्विड क्रिस्टल द्वारा प्रदर्शित ब्लू चरणों (बीपी) को पारंपरिक 3डी फोटोनिक क्रिस्टल की लागत प्रभावी विकल्प के रूप में तेजी से खोज की जा रही है, क्योंकि फोटोनिक संपत्ति एलसी अणुओं की स्व-संयोजन द्वारा जारी की जाती है।
हालाँकि, बीपी में अपवर्तक सूचकांक कंट्रास्ट बहुत छोटा होता है, और इसलिए ये अपूर्ण पीबीजी सामग्रियों के वर्ग से संबंधित हैं। ट्यून करने योग्य और पूर्ण फोटोनिक बैंडगैप के साथ एक 3डी फोटोनिक क्रिस्टल परिष्कृत फोटोनिक उपकरणों जैसे दोषरहित ऑप्टिकल वेवगाइड में लागू होने की संभावनाओं को सामने लाता है, जिसका उपयोग सिग्नल तीव्रता को कोई भी महत्वपूर्ण नुकसान पहुचाएं बिना ऑप्टिकल सिग्नल को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक निर्देशित करने के लिए किया जाता है।
विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के एक स्वायत्त संस्थान, सेंटर फॉर नैनो एंड सॉफ्ट मैटर साइंसेज, बेंगलुरु की शोध टीम ने बीपी में पूर्ण फोटोनिक बैंडगैप प्राप्त करने के लिए एक शानदार मार्ग दिखाया है। डॉ. गीता नायर के नेतृत्व वाली टीम द्वारा विकसित सरल और किफायती पद्धति में ब्लू चरण लिक्विड क्रिस्टल में उचित आकार और प्रकार के उच्च अपवर्तक सूचकांक नैनोकणों को शामिल करने के सरल तरीके शामिल हैं।
गोलाकार आकार के, उच्च अपवर्तक सूचकांक वाले सेलेनियम नैनोकण जो बीपी के दोष कोर के अंदर सीमित हो जाते हैं, प्रभावी ढंग से अपवर्तक सूचकांक कंट्रास्ट को बढ़ाते हैं। इससे पीबीजी की चौड़ाई बढ़ जाती है, यह एक स्पष्ट संकेत है कि बीपी एक पूर्ण पीबीजी प्रणाली की ओर प्रेरित है। ये परिणाम जर्नल नैनोस्केल में प्रकाशित किए गए थे।
“ऐसी प्रणालियों पर किए गए व्यापक एफईएम (परिमित तत्व विधि – इलेक्ट्रोमैग्नेटिक्स में एक संख्यात्मक विधि) सिमुलेशन स्पष्ट रूप से यह संकेत देते हैं कि एक पूर्ण पीबीजी प्रणाली प्राप्त करना न केवल अपवर्तक सूचकांक कंट्रास्ट के परिमाण पर निर्भर करता है। बल्कि फोटोनिक क्रिस्टल की समरूपता पर भी निर्भर करता है।” यह जानकारी इस मामले में ब्लू चरण, ”प्रोजेक्ट पर काम करने वाली पीएचडी छात्रा नूरजहां खातून ने दी। उन्होंने यह भी उल्लेख किया कि कमरे के तापमान को स्थिर और ट्यून करने योग्य और पूर्ण पीबीजी ब्लू चरण का एहसास करने के योग्य बनाने के बारे मे प्रयोग चल रहे हैं जो फोटोनिक एकीकृत सर्किट के उभरते क्षेत्र में अनुप्रयोग पा सकते हैं।
प्रकाशन लिंक:: https://doi.org/10.1039/D3NR03366J
चित्र: प्राचीन बीपी 2.2 प्रतिशत की पीबीजी चौड़ाई दिखाता है जो उच्च-सूचकांक एसई नैनोकणों (सी-डोप्ड बीपी) को जोड़ने पर 5.6 प्रतिशत तक बढ़ जाता है, यह स्पष्ट रूप से दर्शाता है कि बीपी एक पूर्ण पीबीजी प्रणाली की ओर प्रेरित है।