Bio-inspirerede nanoantenner til lysudsendelse

Ligesom radioantenner forstærker signalerne fra vores mobiltelefoner og fjernsyn, samme princip kan gælde for lys. For første gang, Det er lykkedes forskere fra CNRS og Aix Marseille Université at fremstille en nanoantenne fra korte DNA-strenge, to guld nanopartikler og et lille fluorescerende molekyle, der fanger og udsender lys. Denne lethåndterlige optiske antenne er beskrevet i en artikel udgivet i Naturkommunikation den 17. juli 2012. Dette arbejde kan på længere sigt føre til udvikling af mere effektive lysdioder, bl.a. mere kompakte solceller eller endda bruges i kvantekryptografi.

Da lys er en bølge, det burde være muligt at udvikle optiske antenner, der er i stand til at forstærke lyssignaler på samme måde, som vores fjernsyn og mobiltelefoner fanger radiobølger. Imidlertid, da lys svinger en million gange hurtigere end radiobølger, ekstremt små nanometer (nm) objekter er nødvendige for at fange så meget hurtige lysbølger. Følgelig, den optiske ækvivalent af en elementær antenne (af dipoltype) er en kvanteemitter omgivet af to partikler, der er tusind gange mindre end et menneskehår.

For første gang, forskere fra Langevin og Fresnel Institutterne har udviklet en sådan bio-inspireret lys nanoantenne, som er enkel og nem at håndtere. De podede guldpartikler (36 nm diameter) og et fluorescerende organisk farvestof på korte syntetiske DNA-strenge (10 til 15 nm lange). Det fluorescerende molekyle fungerer som en kvantekilde, forsyne antennen med fotoner, mens guld-nanopartiklerne forstærker samspillet mellem emitteren og lyset. Forskerne producerede parallelt adskillige milliarder kopier af disse par af partikler (i opløsning) ved at kontrollere positionen af ​​det fluorescerende molekyle med nanometrisk præcision, takket være DNA-rygraden. Disse egenskaber går langt ud over de muligheder, der tilbydes af konventionelle litografiteknikker, der i øjeblikket anvendes i design af mikroprocessorer. På længere sigt, sådan miniaturisering kunne muliggøre udviklingen af ​​mere effektive lysdioder, hurtigere detektorer og mere kompakte solceller. Disse nanokilder til lys kunne også bruges i kvantekryptografi.