Ved plasmonik, optiske tab kan give praktisk gevinst

Hvad forskere havde tænkt på som en barriere for at udvikle avancerede teknologier baseret på det nye felt inden for plasmonik, ses nu som en potentiel vej til praktiske anvendelser inden for områder fra kræftbehandling til nanofabrikation.

Plasmoniske materialer indeholder funktioner, mønstre eller elementer, der muliggør enestående kontrol af lys ved at udnytte skyer af elektroner kaldet overfladeplasmoner. Det kunne muliggøre miniaturisering af optiske teknologier, bringe fremskridt såsom nano-opløsning billeddannelse og computerchips, der behandler og transmitterer data ved hjælp af lys i stedet for elektroner, repræsenterer et potentielt spring i ydelsen.

Imidlertid, udviklingen af ​​avancerede optiske teknologier ved hjælp af plasmonik er blevet hæmmet, fordi komponenter under udvikling forårsager, at for meget lys går tabt og omdannes til varme. Men nu finder forskere ud af, at denne "tabsinducerede plasmoniske opvarmning" kan være nøglen til udvikling af forskellige avancerede teknologier, sagde Vladimir M. Shalaev, meddirektør for det nye Purdue Quantum Center, videnskabelig direktør for nanofotonik ved Birck Nanotechnology Center i universitetets Discovery Park og en fornem professor i el- og computerteknik.

Potentialet for praktiske anvendelser ved hjælp af tabsinduceret plasmonopvarmning diskuteres i en kommentar, der dukkede op den 22. januar i afsnittet Perspektiver i Videnskab magasin. Artiklen blev skrevet af doktorand Justus Ndukaife, Shalaev og Alexandra Boltasseva, en lektor i el- og computerteknik.

"Plasmonics har skabt betydelig interesse på grund af evnen til at presse lys ind i nanoskala-mængder i mikro- og nano-enheder, men fremskridt er blevet hindret på grund af plasmoniske tab, "Sagde Ndukaife." Vi siger, at vi kan bruge disse tab til vores fordel. "

Nye teknologier, der kan udnytte plasmonisk opvarmning, omfatter:

* En "nanotweezer", der er i stand til hurtigt og præcist at placere små objekter og fryse dem på plads, hvilket kunne muliggøre forbedrede nanoskala-sensingmetoder og hjælpe forskning med at fremstille avancerede teknologier såsom kvantecomputere og skærme med ultrahøj opløsning.

* En ny magnetisk lagringsteknologi kaldet varmeassisteret magnetisk registrering (HAMR), hvor nanoantenner, eller nærfeltstransducere bruges til at fokusere lys på det magnetiske medium. Nanoantenner kan udnyttes i HAMR-baseret datalagring. I øvrigt, plasmoniske nanopartikler kan omformes ved opvarmning og bruges til at optage billeder.

* Quadrapeutik, en klinisk terapeutisk tilgang ved hjælp af nanopartikler til kræftbehandling. Nanopartiklerne belyses med laserlys, producerer plasmoniske nanobobler, der kan dræbe kræftceller.

* Og et koncept for vedvarende energi, der bruger "plasmoniske resonatorer" til at forbedre solcellernes effektivitet.

"Udnyttelse af det iboende tab i plasmonik kan hjælpe med at indlede transformative teknologiske innovationer, der påvirker flere områder, herunder informationsteknologi, biovidenskab og ren energi, "Sagde Boltasseva." Det er på tide, at det plasmoniske samfund vender tab til gevinst. "