کاربرد فیزیک ماده چگال در طراحی بلور فوتونیک
نانوساختارها و بلور های فوتونیک، به عنوان مرزهای علم و فناوری، توجه گسترده دانشمندان را به خود جلب کرده اند. نانوساختارها به دلیل اندازه شان در سطح نانومتر، خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی دارند.
بلور های فوتونیک که با تغییرات دوره ای ضریب شکست مشخص می شوند، می توانند انتشار نور را دستکاری کنند، همانطور که بلور ها الکترون ها را دستکاری می کنند . فیزیک حالت چگال، که رفتار و برهمکنش ذرات میکروسکوپی در ماده را مطالعه می کند، برای طراحی کریستال های فوتونیک بسیار مهم است. بر اساس نظریه و روش آن، می توانیم قانون انتشار نور را در ساختارهای دوره ای عمیقا بررسی کنیم و سپس بلور های فوتونیک را با ویژگی های نوری خاص به طور دقیق طراحی کنیم.
نانوساختار، با اندازه و اثر سطحی منحصر به فرد خود، خواص نوری جدیدی را برای مواد به ارمغان می آورد. به عنوان مثال، اثر رزونانس (تشدید) پلاسمون سطحی نانوذرات فلزی می تواند میدان الکترومغناطیسی جایگزیده را تا حد زیادی افزایش دهد، که پتانسیل زیادی در سلول های خورشیدی و حسگرهای زیستی دارد. بلور فوتونیک، به عنوان واسطه ای با تغییر ضریب شکست دوره ای، می تواند بر انتشار نور تاثیر بگذارد و یک ساختار نوار فوتونیک مشابه نوار الکترونیکی تشکیل دهد. این ساختار تعیین می کند که کدام فرکانس های نور می توانند در بلور های فوتونیک منتشر شوند و کدام ها ممنوع هستند، بنابراین یک گاف نوار فوتونیک تشکیل می شود. با توسعه فناوری نانو، ترکیب نانوساختارها و بلور های فوتونیک فرصت های جدیدی را برای طراحی دستگاه های نوری به ارمغان آورده است. گنجاندن نانوساختارها در بلور های فوتونیک می تواند برهمکنش بین نور و ماده را بیشتر تنظیم کرده و به خواص نوری کارآمدتری دست یابد. انتظار می رود این ترکیب نوآوری هایی را در طراحی سوئیچ های تمام نوری، دوپایداری نوری و سایر دستگاه ها به ارمغان بیاورد.