دانشگاه رازی

      در این پایان‌نامه، پاسخ‌های نوری غیرخطی نقاط کوانتومی نیمه‌رسانا در نانومولکول‌های هیبریدی متشکل از نقاط کوانتومی، نانوذرات فلزی پلاسمونیک و مولکول‌های دی‌ان‌ای به‌صورت نظری مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی این پژوهش، بررسی سازوکارهای موثر بر جذب چندفوتونی و پاسخ‌های غیرخطی مرتبه‌های بالاتر و همچنین مطالعه‌ی امکان کنترل این پاسخ‌ها از طریق برهم‌کنش‌های اکسیتونی، پلاسمونیک و ارتعاشی است. در بخش نخست، سطح مقطع جذب دوفوتونی و سه‌فوتونی یک نقطه‌ی کوانتومی در ساختارهای هیترودیمر و هتروتریمر نقطه‌ی کوانتومی ـ نانوذره‌ی فلزی مطالعه شده است. در این ساختارها، اثر پارامترهای هندسی، از جمله اندازه‌ی نانوذرات فلزی، فاصله‌ی بین اجزای سامانه و اندازه‌ی نقطه‌ی کوانتومی، بر پاسخ جذب چندفوتونی بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند که حضور نانوذرات پلاسمونیک، از طریق تغییر و تقویت میدان الکترومغناطیسی موضعی، موجب افزایش پاسخ جذب چندفوتونی نقطه‌ی کوانتومی می‌شود. همچنین، تغییر اندازه‌ی نانوذرات فلزی و فاصله‌ی سطح ‌به ‌سطح میان اجزای سامانه، علاوه بر تغییر شدت پاسخ، موجب جابه‌جایی طیفی پاسخ می‌شود. افزایش شعاع نقطه‌ی کوانتومی نیز با افزایش بزرگی سطح مقطع جذب دوفوتونی و جابه‌جایی طیف به سمت طول موج‌های بلندتر همراه است. مقایسه‌ی هترودیمر و هتروتریمر نشان می‌دهد که حضور دو نانوذره‌ی فلزی می‌تواند پاسخ غیرخطی سامانه را به‌طور محسوسی تغییر داده و موجب افزایش فراقطبش‌پذیری نوری مرتبه‌ی دوم شود. در بخش دوم، پاسخ نوری غیرخطی سامانه‌ای متشکل از یک نقطه‌ی کوانتومی متصل به مولکول‌های دی‌ان‌ای و جفت‌شده با یک نانوذره‌ی فلزی توپر یا یک نانوپوسته‌ی فلزی، در حضور هم‌زمان یک میدان کنترل قوی و یک میدان سیگنال ضعیف بررسی شده است. در این مدل، درجات آزادی ارتعاشی مولکول‌های دی‌ان‌ای با استفاده از مدهای ارتعاشی موثر در هامیلتونی سامانه وارد شده‌اند و برهم‌کنش میان نقطه‌ی کوانتومی، دی‌ان‌ای و ساختار پلاسمونیک در چارچوب معادلات حرکت هایزنبرگ مورد مطالعه قرار گرفته است. در این چارچوب، پذیرفتاری‌های غیرخطی مرتبه‌ی سوم و پنجم و همچنین مولفه‌های مرتبط با تولید باندهای جانبی محاسبه شده‌اند. نتایج نشان می‌دهند که مدهای ارتعاشی دی‌ان‌ای می‌توانند در شکل‌گیری ساختارهای تشدیدی پاسخ نقش مهمی داشته باشند و حضور نانوساختار پلاسمونیک پاسخ غیرخطی سامانه را تقویت و تغییر می‌دهد. همچنین، پاسخ سامانه به پارامترهایی از قبیل فاصله‌ی میان اجزا، اندازه‌ی نانوساختار پلاسمونیک، فرکانس رابی میدان کنترل، پارامترهای ارتعاشی دی‌ان‌ای حساس است. در محدوده‌ی پارامترهای بررسی‌شده، نانوپوسته‌ی فلزی پاسخ غیرخطی قوی‌تری نسبت به نانوذره‌ی فلزی توپر ایجاد می‌کند.