نانو المعدات الضوئيةهو جهاز إلكتروني على أساس تكنولوجيا النانو والالكترونيات البصرية ، والتي تستخدم خصائص الضوء ( على سبيل المثال ، نشر ، امتصاص ، انبعاث الضوء ، وما إلى ذلك ) في عملية نقل وتخزين المعلومات على نطاق مصغر . مع تطور تكنولوجيا النانو ، نانو الأجهزة البصرية الالكترونية تظهر مزايا كبيرة في الأداء ، وحجم استهلاك الطاقة . وهي تستخدم على نطاق واسع في مجال الاتصالات ، والحوسبة ، والعلاج الطبي ، والطاقة ، وأجهزة الاستشعار ، وهلم جرا .
أنواع رئيسية من أجهزة نانو الكتروضوئي وتطبيقاتها
البلورات الضوئية ذات البنية النانومترية
- التعريف : البلورات الضوئية تتكون من هياكل النانو مرتبة بشكل دوري ، والتي يمكن التحكم في انتشار الضوء . نانو الكريستال الضوئية يمكن أن تؤثر بشكل كبير على انعكاس الضوء ، الانكسار ، ونقل .
- الاستخدام :
- الاتصالات البصرية : تستخدم لتصنيع أجهزة استشعار الألياف البصرية عالية الكفاءة ومفاتيح البصرية .
- المرشحات البصرية : تحقيق انتقال انتقائي أو انعكاس الضوء على أطوال موجية معينة .
- رقائق الضوئية المتكاملة : وحدات الكهروضوئية في الدوائر المتكاملة ، وتحسين سرعة وكفاءة عمل رقائق .
2 . نانو ليزر ( نانومتر ليزر )
- التعريف : ليزر النانو هو جهاز ليزر مصغر ، وعادة ما يتم تصنيعها على أساس المواد النانوية ( مثل نقاط الكم ، أسلاك متناهية الصغر ، الخ . ) الليزر الطول الموجي الناتج و السلطة قابل للتعديل ، مع دقة عالية .
- الاستخدام :
- مصادر الضوء المنمنمة : تستخدم كمصدر ضوء فعال في الإلكترونيات الضوئية المتكاملة والاتصالات البصرية نانو .
- التصوير البيولوجي : يستخدم في التصوير الطبي وأجهزة الاستشعار البيولوجية ، ويتم التصوير عالية الدقة من خلال توفير مصدر ضوء الليزر مع أطوال موجية محددة .
- تخزين المعلومات : يستخدم لتخزين البيانات والحوسبة البصرية ، ويوفر مصدر الضوء لنقل المعلومات .
3 . نانو photodetector
- التعريف : يستخدم كاشف ضوئي نانوي مواد نانوية ( مثل نقاط الكم ، الجرافيت ، أنابيب الكربون النانوية ، وما إلى ذلك ) للكشف عن الإشارات الضوئية وتحويلها ، ويتميز بحساسية عالية واستجابة سريعة .
- الاستخدام :
- التحويل الكهروضوئي : تحويل الإشارات الضوئية إلى إشارات كهربائية ، وتستخدم على نطاق واسع في الاتصالات البصرية وأجهزة الاستشعار البصرية .
- الكشف عن الأشعة تحت الحمراء : تستخدم للكشف عن الأشعة تحت الحمراء والتصوير بكفاءة عالية ، ومناسبة للاستخدام العسكري ، والأمن ، والرؤية الليلية وغيرها من المجالات .
- الرصد البيئي : رصد تلوث الهواء وتسرب الغاز وما إلى ذلك .
4 . الكم نقطة المعدات البصرية الالكترونية
- التعريف : نقاط الكم هي جسيمات متناهية الصغر تتكون من مواد أشباه الموصلات التي تعتمد على هيكل الفرقة و الخصائص البصرية لحجمها . نقاط الكم الضوئية جهاز يتحكم في الخصائص البصرية من خلال التحكم في حجم وشكل المواد من نقاط الكم .
- الاستخدام :
- عرض التكنولوجيا : الكم نقطة مضيئة التكنولوجيا قد استخدمت على نطاق واسع في أجهزة العرض مثل التلفزيون عالي الوضوح ، وشاشات الهاتف المحمول ، وأجهزة العرض ، وما إلى ذلك ، وتوفير أعلى تشبع اللون والسطوع .
- الخلايا الشمسية : المواد نقاط الكم يمكن أن تمتص الضوء من أطوال موجية مختلفة ، ويمكن تحسين كفاءة الخلايا الشمسية .
- التصوير ووضع العلامات البيولوجية : لما تتسم به نقاط الكم من قابلية عالية للتعديل ومن خصائص مضيئة ، فإن لها تطبيقات هامة في التصوير البيولوجي ، ووضع العلامات الجزيئية ، وتقديم الأدوية .
5 . نانو التبديل البصرية والمغير
- التعريف : التبديل البصرية نانو المغير ، من خلال المواد النانومترية ( مثل الجرافيت ، أسلاك متناهية الصغر ، وما إلى ذلك ) للسيطرة على التبديل ، وتعديل ونقل الضوء . وعادة ما يتم التحكم في الضوء من خلال حقل كهربائي خارجي ، درجة الحرارة ، أو إشارة ضوئية .
- الاستخدام :
- الاتصالات البصرية : تستخدم في تحوير وتبديل ونقل الإشارات الضوئية عالية السرعة ، وتؤدي دورا رئيسيا في الجيل القادم من شبكات الاتصالات البصرية .
- الحوسبة البصرية : في الحوسبة البصرية ، ومفاتيح نانو البصرية والمغير قادرة على معالجة البيانات بسرعة عالية .
- النظم الكهروضوئي المتكاملة : في النظم الكهروضوئي المتكاملة ، يتم نقل البيانات وتجهيزها كعنصر أساسي .
6 . نانو الاستشعار البصرية
- التعريف : يستخدم جهاز استشعار بصري نانوي مواد نانوية الحجم ( مثل المعادن النانوية ، أنابيب الكربون النانوية ، وما إلى ذلك ) للكشف عن الإشارات الضوئية في البيئة . يمكن تحقيق استجابة حساسة إلى ضعف الإشارات الضوئية .
- الاستخدام :
- الاستشعار البيولوجي : تستخدم للكشف السريع عن المؤشرات الحيوية ، مثل الحمض النووي والبروتينات ، وما إلى ذلك ، وتستخدم على نطاق واسع في التشخيص الطبي والاختبار المختبري .
- الرصد البيئي : يمكن استخدامه للكشف عن تركيز الغاز ، والتغيرات في درجة الحرارة ، والمواد الكيميائية ، وما إلى ذلك ، لرصد التلوث والكشف عن السلامة .
- اختبار الصناعية : تستخدم لمراقبة الجودة ، واختبار المواد في خط الانتاج .
7 . نانو مواد أخرى
- التعريف : يستخدم مواد نانو ضوئي الطاقة الضوئية لتعزيز التفاعلات الكيميائية ، وعادة ما تكون الأسطح مصممة خصيصا لتحسين كفاءة الحفاز . أخرى - مواد نانو المشتركة تشمل ثاني أكسيد التيتانيوم ( تيو̀ ) ، الجرافين ، وهلم جرا .
- الاستخدام :
- تنقية البيئة : تحلل المواد الضارة باستخدام تفاعل ضوئي في معالجة المياه وتنقية الهواء .
- تحويل الطاقة : تحويل الطاقة الشمسية باستخدام مواد أخرى مثل التحلل المائي لإنتاج الهيدروجين .
- التركيب العضوي : يمكن استخدام ضوئي لتعزيز بعض التفاعلات الكيميائية العضوية ، وخاصة التفاعلات الكيميائية الخضراء .
من خلال إدخال تكنولوجيا النانو ، نانو الأجهزة البصرية الالكترونية إلى حد كبير تعزيز التنمية في مجال الإلكترونيات الضوئية . من خلال الاستفادة من الخصائص البصرية والالكترونية والميكانيكية الخاصة من المواد النانوية ، وهذه الأجهزة يمكن أن توفر ليس فقط حلول أصغر حجما ، أعلى أداء ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، ولكن أيضا أكثر كفاءة نقل المعلومات وتجهيزها . ولذلك ، نانو الكتروضوئي المعدات المستخدمة على نطاق واسع في الاتصالات ، والطاقة ، والعلاج الطبي ، وحماية البيئة ، وغيرها من مجالات التكنولوجيا المتقدمة .