Split lysbølge tænder og slukker for nano-forstærkere af lys

I samarbejde med Philips Lighting, forskere fra FOM-institutterne AMOLF og DIFFER har fundet en måde at tænde og slukke for metalnanopartiklers antenneeffekt. Nanoantenner er følsomme modtagere og forstærkere af lys med applikationer i medicinske sensorer, belysning og forbedrede solceller.

I Fysiske anmeldelsesbreve , forskergruppen af ​​Jaime Gomez-Rivas beskriver, hvordan de kohærent kontrollerede nanoantenner til optimalt at modtage lys og minimere lysspild ved at bruge præcist fasede lysbølger.

Nanofotonik

Metal nanopartikler, milliardtedele meter i størrelse, reagerer særligt kraftigt på lys. Forskerne har specialiseret sig i] nanofotonik, hvor sådanne overraskende effekter er mulige. Elektronerne på metaloverfladen bevæger sig sammen med lys i omgivelserne. Derfor, metal nanopartikler kan fungere som nanoantenner og modtage og transmittere lys.

Nanopartikler forbedrer lyset, men spilder det også

I PRL-publikationen, holdet beskriver, hvordan et gitter af metalpyramider, snesevis af nanometer i størrelse, påvirker lyset modtaget af de omgivende fluorescerende molekyler. Fluorescerende molekyler absorberer lys fra én bølgelængde og udsender lys ved en anden bølgelængde. De bruges til at udvikle hvide LED-lys, for eksempel.

Hvis emissionen af ​​molekylerne forstærkes af metalnanoantenner, de udsender en højere intensitet af lys i bestemte retninger. På samme tid, sådanne nanoantenner er så følsomme, at de også absorberer det lys, der skulle forsyne de fluorescerende molekyler med energi. Som følge heraf går op til 50 procent af den indkommende energi tabt.

Kontakt

I lang tid, man troede, at nanopartiklers antennevirkning var en iboende egenskab, der ikke kunne tændes eller slukkes. Ph.D. forsker Giuseppe Pirruccio (AMOLF og UNAM) formåede ikke desto mindre at modulere antenneeffekten ved at opdele de indkommende lysbølger. Hvis toppen af ​​den ene lysbølge falder sammen med den andens bund, nanoantennerne holder op med at fungere, mens de fluorescerende molekyler i deres nærhed stadig kan erhverve energi. "De fluorescerende molekyler har kort brug for tid til at konvertere det indkommende lys og udsende dette, " siger medforsker Mohammad Ramezani. "Via denne opsætning kan du slukke for den forstyrrende nanoantenneeffekt, mens du leverer energi uden at slukke for mekanismen, der forstærker det udsendte lys."