Spændende plasmoner:Forskere tackler den mindste teknologi for at gøre gadgets mindre, hurtigere, mere effektivt

(Phys.org) – Forskere ved University of Cincinnati opdager, hvordan man kan manipulere lys for en dag bedre at se verdens mindste objekter gennem en super-linse, samt hvordan man skjuler en genstand i almindeligt syn.

Masoud Kaveh-Baghbadorani, en ph.d.-studerende ved University of Cincinnatis fysikprogram, vil præsentere denne forskning den 4. marts, ved American Physical Society Meeting i Denver.

Forskningen fokuserer på spændende kollektive svingninger af metalelektroner kaldet plasmoner, og på at lede lys gennem nanometertynde metalfilm, omkring tusind gange tyndere end et menneskehår. Resultatet kunne styrke integrerede kredsløb eller lette en super-linse med syv gange styrken af ​​et standardmikroskop, åbning af yderligere forskning inden for områder som undersøgelse af mikroorganismer og vira.

Andre anvendelser involverer at kaste lys rundt om et objekt ved at dække det med en metamaterialefilm. I stedet for at objektet reflekterer lys og dermed får det til at blive set, lysmanipulationen kan gøre den usynlig.

Plasmonik er et spirende felt, men det har sine begrænsninger på grund af tabet af energi i metallagene, som spreder plasmonenergien til varme. Kaveh-Baghbadoranis forskning fokuserer på at udvikle hybride metal/organiske nanotråde, der i det væsentlige fungerer som en energipumpe for at kompensere for metaltab i plasmoniske nanostrukturer.

Denne energipumpe er et resultat af excitonstråling, en elektronisk spænding i halvleder nanotrådene. Kaveh-Baghbadorani forklarer, at excitonen fungerer lidt som et brintatom - negative og positive ladninger er bundet sammen. Forskningen undersøger energioverførsel fra excitoner i halvleder nanotråde til forskellige metalmaterialer, der bruges til at dække nanotrådene, samt virkningerne af tykkelsen af ​​dækkende organiske lag i energioverførsel.

Forskerne ønsker at vide, hvordan excitonernes dynamik påvirkes af brugen af ​​forskellige organiske materialer, og hvordan levetid og energioverførselsprocesser for nanotrådsexcitoner modificeres ved at ændre designet af nanotrådene eller tykkelsen af ​​organiske spacerlag.

Kaveh-Baghbadoranis rådgiver, Hans-Peter Wagner, en UC-lektor i fysik, er en af ​​medforskerne på projektet. "For at nå vores mål, viden om excitonrelaksation og energioverførselsprocesser i plasmoniske halvleder nanotrådsheterostrukturer er af afgørende betydning, siger Wagner, hvis laboratorium har en vækstfacilitet, der giver forskere mulighed for at producere en række forskellige plasmoniske strukturer. Laboratoriet har også specielle optiske metoder til at måle exciton-relaksationsprocesser på en tidsskala under picosekunder.

Medforskere på projektet inkluderer Wagner; Qiang Gao, forskningsstipendiat, og Chennupati Jagadish, professor i ingeniørvidenskab, Australian National University, hvor de halvleder nanotråde er produceret; og Gerd Duscher, professor i ingeniørvidenskab, University of Tennessee.