Unik nanostruktur producerer nye plasmoniske glorier

Ved hjælp af de geometriske og materielle egenskaber ved en unik nanostruktur, Boston College -forskere har afsløret en ny fotonisk effekt, hvor overfladeplasmoner interagerer med lys for at danne "plasmoniske glorier" med valgbar outputfarve. Resultaterne fremgår af journalen Nano bogstaver .

Den nye nanostruktur viste sig i stand til at manipulere elektronbølger kendt som overfladeplasmon polaritoner, eller SPP'er, som blev opdaget i 1950'erne, men for sent har tiltrukket sig forskernes opmærksomhed for deres potentielle anvendelser inden for områder, der omfatter bølgeleder, lasning, farvefiltrering og udskrivning.

Teamet lagde et lag af en polymerfilm på et glassubstrat og prikkede derefter overfladen med huller præcist defineret ved en proces med elektronstråle litografi, ved hjælp af BC Integrated Sciences Nanofabrication Clean Room -facilitet. Holdet påførte derefter et lag sølv, tyk nok til ikke at være gennemsigtig for synligt lys. Udover at dække den tynde film ovenpå, sølvet belagt konturerne af hullerne i filmen, samt de udsatte cirkler af glassubstratet herunder. Effekten frembragte en række sølvmikrohulrum.

Når forskerne rettede lys nedenfra og gennem glassubstratet, lys "lækker" gennem nanoskalahuller på omkredsen af ​​mikrokaviteterne skabte SPP -bølger på deres øverste overflader. Ved bestemte bølgelængder af det indfaldende lys, disse bølger dannede tilstande eller resonanser analoge med akustiske bølger på et tromlehoved, som igen effektivt filtrerede lyset, der blev transmitteret til den fjerne side, regnskab for "glorie" udseende, sagde Boston College Ferris Professor i fysik Michael Naughton, der var medforfatter af rapporten sammen med Senior Research Associate Michael J. Burns og doktorand og hovedforfatter Fan Ye. Teamets forskning blev finansieret af W. M. Keck Foundation.

Centralt i denne kontroleffekt er "tringab" dannet langs omkredsen af ​​hver cirkel, som giver nanostrukturen evnen til at modulere, hvilke lysbølger der passerer igennem. Det er inden for denne geometri, at lysets interaktion med sølvoverfladebelægningen resulterede i excitation af plasmonbølger, sagde Naughton. Undersøgelse af SPP'erne af Mr. Ye ved hjælp af et optisk mikroskop med nærfeltscanning tilbød enestående indsigt i fysikken på arbejdet inden for strukturen, Sagde Naughton.

Ved at justere typen af ​​metal, der bruges til at belægge strukturen eller variere omkredsen af ​​mikrohulerne, Naughton sagde, at trin-gap-strukturen er i stand til at manipulere enhedens optiske egenskaber i området for synligt lys, at give forskerne nyvalgt kontrol i lysfiltrering.

Denne form for kontrol, teamet rapporterer, kunne have anvendelser inden for områder som biomedicinsk plasmonik eller diskret optisk filtrering.