ננו-מוטות זהב כדגם המוקרן על ידי מקורות אור ייחודים של פוטונים שזורים ו-Second Harmonic Generation

Gold Nano-rods as a unique light source of Entangled Photon and Second Harmonic Generation (SHG)

תיאור הפרויקט ותכולתו:

עם התקדמויות המדע ב-30 השנים האחרונות החלו להתפתח טכנולוגיות אופטיות-קוונטיות חדשות העושות שימוש בתופעות קוונטיות כמקורות אור חדישים.
אחת התופעות המרכזיות הינה שזירה (entangled) - מונח קוונטי המתאר קשר בין חלקיקים שאינו ניתן להסבר במונחים קלאסיים. זוגות פוטונים שזורים יכולים לשמש כמקור אור בעל תכונות ייחודיות לצורכי תקשורת, חישה, מטרולוגיה ועוד.
השימוש במקור אור זה הוגבל עד כה כתוצאה מהשטף הנמוך של זוגות הפוטונים השזורים הנוצרים בדרכים המקובלות.
בפרויקט זה אנו מציעים שימוש בננו-מוטות זהב (GNR) כמקור ליצירת שטף גבוה של זוגות פוטונים. ל-GNR תכונות אופטיות ייחודיות, וביניהן Surface Plasmon Resonance. תכונה זאת מאפשרת, באמצעות התאמת מימדי החלקיקים, להגביר את אינטרקציית האור-חומר של המולקולות. כך נוכל להשתמש ב-GNR על מנת לקבל שטף גבוה של פוטונים שזורים ולהשתמש בהם כמקור אור ייחודי לתחומים שונים.
הפרוייקט יכלול פיתוח תיאורטי של התופעות הנוגעות לשימוש ב-GNR ליצירת זוגות הפוטונים. כמו כן, על מנת להוכיח היתכנות של תיאוריה זו נבצע "היפוך" של חץ הזמן, כלומר הסטודנט יבצע ניסויים לקבלת-Second Harmonic Generation (בליעה של פוטונים בעלי אנרגיה נמוכה לקבלת עירור באנרגיה כפולה) מהננו-חלקיקים. חלק זה ילווה גם בסימולציות MATLAB לתיאור התלות של התופעה בהספק מקור האור, ריכוז החלקיקים וכד'.

דרישות:

קורס מבוא לאופטיקה מודרנית ואלקטרואופטיקה 83-340-01
 
קורס מבוא ללייזרים 83-440-01

מקורות:

Eran Barnoy, Dror Fixler, Rachela Popovtzer, Tsviya Nayhoz and Krishanu Ray, An ultra-sensitive dual imaging system of diffusion reflection and fluorescence lifetime imaging microscopy using metal enhanced fluorescence in solid phantoms, Nano Research, 8(12), 3912-3921 (2015).
 
Christof Bernhard ; Bänz Bessire ; Thomas Feurer ; André Stefanov , Broadband energy-entangled photon for high resolution temporal sensing, Proc. SPIE 9721, Nanoscale Imaging, Sensing, and Actuation for Biomedical Applications XIII, 97210L (March 7, 2016); doi:10.1117/12.2212450
 
Tianyi Wang, David Halaney, Derek Ho, Marc D. Feldman, and Thomas E. Milner ,Two-photon luminescence properties of gold nanorods ,Biomedical Optics Express Vol. 4, Issue 4, pp. 584-595 (2013) •doi: 10.1364/BOE.4.000584

email: Dror.Fixler@biu.ac.il