فیزیک یا مکانیک کوانتومی

شاخه ای از فیزیک است که رفتار و برهمکنش اتم ها و ذرات کوچکتر درون اتم ها را مطالعه می کند. نظریه ی کوانتوم بر اساس مجموعه ای از قوانین و اصول بنیادی این کار را انجام می دهد.

حسگرهای کوانتومی

 در این حسگر ها، از پدیده های کوانتومی مانند در همتنیدگی، سیستم ها و خواص کوانتومی برای اندازه گیری کمیت های فیزیکی مختلف استفاده می شود. انتظار می‌رود حسگرهای کوانتومی در زمینه‌های مختلف از جمله سیستم‌های موقعیت‌یابی، پزشکی، فناوری ارتباطات، حسگرهای میدان الکتریکی و مغناطیسی، آشکارسازی امواج گرانشی، همچنین حوزه‌های تحقیقاتی ژئوفیزیکی مانند مهندسی عمران و زلزله‌شناسی کاربردهای زیادی داشته باشند.

حسگرهای پلاسمونی کوانتومی

حسگرهای پلاسمونی به طور گسترده در زیست شناسی، شیمی، پزشکی و پایش محیط به کار برده می شوند. این حسگرها دارای حساسیت بسیار بالایی نسبت به حسگرها معمولی هستند و عملکرد آنها بر اساس برانگیختگی پلاسمون-پلاریتون های سطحی (SPPs) و پلاسمون های سطحی جایگزیده (LSPs) در ساختارهای شامل فلزات نجیب یا گرافن است. علت حساسیت بالا در این حسگرها، افزایش چگالی حالت فوتونی به علت افزایش میدان در نزدیک سطوح فلزی یا گرافن است. در فصل مشترک فلز-دی الکتریک یا در ساختارهای شامل گرافن، امواج SPPs، به علت جفت شدن امواج الکترومغناطیسی و نوسانات چگالی بار منتشرمی شوند. حسگر های SPPs بر اساس جفت شدگی منشور یا توری پراش طراحی می شوند. در این حسگرها، با اندازه گیری ضریب انعکاس یا فاز در فرکانس رزونانس پلاسمونی، امکان اندازه گیری تغییرات بسیار کوچک در ضریب شکست ماده مورد تست وجود دارد. در حسگر های پلاسمونی کلاسیکی که از حالت های کلاسیکی نور استفاده می شود، برای افزایش دقت اندازه گیری باید شدت نور فرودی به حسگر را زیاد کرد. اما این راه حل همواره جواب نمی دهد چون افزایش شدت بیش از اندازه موجب تخریب نمونه و آسیب رسیدن به آن خواهد شد. علاوه بر این افزایش شدت، نیازمند استفاده از لیزرهای پرتوان است که بسیار گران قیمت هستند. در سال های اخیر برای افزایش دقت در حسگرهای پلاسمونی کلاسیکی استفاده از حالت های کوانتومی نور به جای حالت های کلاسیکی نور پیشنهاد شده است. این حسگرهای پلاسمونی کوانتومی با استفاده از پدیده ی درهمتنیدگی کوانتومی، قادر به اندازه گیری تغییرات بسیار کوچک در ضریب شکست مواد یا چگالی آن ها هستند که حسگرهای پلاسمونی کلاسیکی قادر به اندازه گیری آن نیستند. به همین دلیل حسگرهای پلاسمونی کوانتومی به شدت مورد توجه محققین و جامعه علمی هستند.  

حسگرها پلاسمونی کوانتومی قادر هستند اطلاعاتی در مورد سینتیک برهمکنش داروهای ضد سرطان و تومورهای سرطانی، سینتیک برهم کنش آنتی بادی ها و آنتی ژن ها، دینامیک اثر بخشی داروها بر باکتری ها و ویروس ها ارائه دهند. همچنین این حسگر ها قابلیت مطالعه ی بر همکنش داروهای بازدارنده و انواع ویروس ها از جمله ویروس ایدز را دارند که در آینده نیز می توان این مهم را بررسی کرد.

اهداف گروه

1-ساخت نمونه آزمایشگاهی اولین حسگر پلاسمونی کوانتومی در کشور

2-مقایسه ی حسگر  کوانتومی ساخته شده با حسگر پلاسمونی کلاسیکی

3-استفاده از حسگر پلاسمونی کوانتومی برای کاربردهای پزشکی و زیستی

4-برسی امکان تجاری سازی حسگر ساخته شده

5-اسپکتروسکوپی گازها با استفاده از حالت های درهمتنیده ی کوانتومی نور و ساخت حسگرهای گازی کوانتومی