Forskere måler lysfelter i 3-D

Forskere fra TU Graz og University of Graz præsenterer den nye metode til 3-D-plasmontomografi i Naturkommunikation .

Lys som informationsbærer er uundværlig for moderne kommunikationsteknologi. Den kontrollerede manipulation af lyskvanter, såkaldte fotoner, danne grundlag for trådløs transmission eller dataoverførsel i optiske glasfibre. På grund af lysets bølgelignende natur og dets diffraktionsgrænse, imidlertid, optiske komponenter kan kun fokusere lys ned til mikronskalaen (10-6 m). Ulrich Hohenester fra Institute of Physics ved University of Graz forklarer:"For at gøre det muligt for fotoner og nanostrukturer at interagere mere effektivt, inden for forskningsområdet plasmonik, vi kobler lys til en metallisk nanopartikel, typisk lavet af guld eller sølv." Afhængigt af størrelse, form, miljø og materiale, der dannes resonerende skyer af elektroner – såkaldte overfladeplasmoner. Hohenester fortsætter:"Denne kollektive elektronvibration gør det muligt for os at fokusere lys på nanoskalaen og dermed bruge en række forskellige applikationer inden for sensorteknologi og fotovoltaik."

Billeddannelse af plasmonfelter

Den direkte observation af plasmonfelter er kun mulig takket være Østrigs mest kraftfulde elektronmikroskop – ASTEM, Østrigsk scanningstransmissionselektronmikroskop, ved Graz Center for Elektronmikroskopi. I de sidste par år, elektronmikroskopi har udviklet sig til en ideel metode til måling af plasmonfelter. Gerald Kothleitner, leder af Arbejdsgruppen for Analytisk Transmission Elektronmikroskopi ved TU Graz' Institut for Elektronmikroskopi og Nanoanalyse, uddyber:"En højenergi-elektronstråle bevæger sig nær prøven eller trænger ind i den. Elektroner i nærheden af ​​prøven oplever et tab af energi, noget vi kan måle spektroskopisk. Dette resulterer i todimensionelle billeder af plasmonfelter ved sub-nanometer opløsning. Information om den tredje dimension, langs hvilken elektronerne bevæger sig, går tabt i denne metode."

Gennembrud i 3D

I nærværende arbejde, som er blevet offentliggjort i open access-tidsskriftet Naturkommunikation , NAWI Graz-forskerne kunne for første gang vise, hvordan den tredje dimension kan rekonstrueres fuldstændigt inden for rammerne af en tomografisk billeddannelsesproces ved at rotere prøven og behandle en række vippede todimensionelle projektioner. Denne metode fungerer på samme måde som computertomografi, der bruges i medicin, og bærer passende navnet 3-D-plasmontomografi. Kothleitner og Hohenester om virkningerne af deres succesfulde forskning:"Ved at bruge denne nye metode er det nu muligt at måle plasmonfelter på en måde, der vil hjælpe bedre med at forstå applikationer inden for sensorteknologi, solcelleteknologi og computerlagring eller endda føre til nye."