Nanokamera tager billeder på afstande, der er mindre end lysets egen bølgelængde

Forskere ved University of Illinois i Urbana-Champaign har påvist, at en række nye guld, pillar-bowtie nanoantenner (pBNA'er) kan bruges som traditionel fotografisk film til at optage lys for afstande, der er meget mindre end lysets bølgelængde (f.eks. afstande mindre end ~600 nm for rødt lys). Et standard optisk mikroskop fungerer som et "nanokamera", hvorimod pBNA'erne er den analoge film.

"I modsætning til konventionel fotografisk film, effekten (skrivning og hærdning) ses i realtid, " forklarede Kimani Toussaint, en lektor i mekanisk videnskab og teknik, der ledede forskningen. "Vi har demonstreret, at denne multifunktionelle plasmoniske film kan bruges til at skabe optofluidkanaler uden vægge. Fordi simple diodelasere og lav-input effekttætheder er tilstrækkelige til at optage nærfelts optisk information i pBNA'erne, dette øger potentialet for optiske datalagringsapplikationer ved brug af hylden, lavpris, læse-skrive lasersystemer."

"Partikelmanipulation er proof-of-princip-applikationen, " sagde Brian Roxworthy, første forfatter til gruppens papir, "Multifunktionel Plasmonisk film til optagelse af nærfelts optisk intensitet, " offentliggjort i tidsskriftet, Nano bogstaver . "Specielt, banen for fangede partikler i opløsning styres af mønsteret skrevet ind i pBNA'erne. Dette svarer til at skabe kanaler på overfladen til partikelstyring, bortset fra at disse kanaler ikke har fysiske vægge (i modsætning til de optofluidiske systemer, hvor fysiske kanaler er fremstillet i materialer som PDMS)."

For at bevise deres resultater, holdet demonstrerede forskellige skriftlige mønstre - inklusive universitetets "Block I"-logo og kort animation af en stavfigur, der gik - der enten blev holografisk overført til pBNA'erne eller laserskrevet ved hjælp af styrespejle.

"Vi ønskede at vise analogien mellem det, vi har lavet og traditionel fotografisk film, " tilføjede Toussaint. "Der er en vis cool faktor med dette. Imidlertid, vi ved, at vi bare ridser i overfladen, da brugen af ​​plasmonisk film til datalagring i meget små skalaer kun er én applikation. Vores pBNA'er giver os mulighed for at gøre så meget mere, som vi er i gang med at udforske."

Forskerne bemærkede, at den grundlæggende bitstørrelse i øjeblikket er indstillet af afstanden mellem antennerne ved 425-nm. Imidlertid, filmens pixeltæthed kan nemt reduceres ved at fremstille mindre array-afstand og en mindre antennestørrelse, samt at bruge et mere stramt fokuserende objektiv til optagelse.

"For en standard Blu-ray/DVD-diskstørrelse, det svarer til i alt 28,6 gigabit pr. disk, " Roxworthy tilføjede. "Med ændringer af arrayafstand og antennefunktioner, det er muligt, at denne værdi kan skaleres til mere end 75 gigabit pr. disk. For ikke at nævne, den kan bruges til andre spændende fotoniske applikationer, såsom lab-on-chip nanotweezer eller sansning."

"I vores nye teknik, vi bruger kontrolleret opvarmning via laserbelysning af nanoantennerne for at ændre den plasmoniske respons øjeblikkeligt, som viser en innovativ, men nem måde at fremstille rumligt skiftende plasmoniske strukturer og dermed åbner en ny vej inden for nanoteknologi-baserede biomedicinske teknologier og nanooptik, " sagde Abdul Bhuiya, en medforfatter og medlem af forskerteamet.