Retningsbestemt plasmon excitation på molekylære skalaer

NUS-forskere har udviklet en metode til retningsbestemt excitation af plasmoner i molekylær længdeskala med elektrisk drevne kilder. Fotoniske enheder, der gør brug af lys, kan transmittere information meget hurtigere end nanoelektroniske systemer. Imidlertid, de har tendens til at være meget større i størrelse og vanskelige at integrere med nanoelektroniksystemer.

Plasmonik, som involverer studiet af interaktioner mellem lys og ladede partikler såsom elektroner i metal, har potentiale til at bygge bro mellem nanoelektronik og fotonik. Et vigtigt aspekt er at have excitationskilder, der direkte kan konvertere elektriske signaler til plasmoner for at overvinde misforholdet i størrelse mellem små nanoelektroniske enheder og store fotoniske elementer, som er begrænset af den store størrelse af fotoner. Plasmoner kan ses som indelukket lys, op til 100 gange mindre end fotoner, med dimensioner, der er kompatible med nanoelektronik. Det ville også være meget ønskeligt at kunne styre excitationsretningen for plasmonerne, for at styre dem mod andre komponenter for at reducere behovet for optiske elementer.

Et team ledet af professor Christian A. NIJHUIS fra Institut for Kemi, NUS, i samarbejde med Dr. Nikodem TOMCZAK fra Institute of Materials Research and Engineering, Agentur for Videnskab, Teknologi og forskning (IMRE, A*STAR) har opdaget, at excitationsretningen af ​​overfladeplasmonpolaritoner (SPP'er) i en molekylær (dobbeltbarriere) forbindelse kan kontrolleres ved at justere molekylernes hældningsvinkel til elektrodeoverfladen. Disse SPP'er er lysbølger, der fungerer som fotoniske elementer, transportere information ved høje hastigheder. Forskerne var i stand til at excitere plasmonerne langs tunnelretningen uden brug af store optiske elementer, som potentielt kan forårsage komplikationer i design og fremstilling af enhederne.

Den dobbeltbarriere molekylære forbindelse er lavet af monolag af molekyler, der består af to segmenter, en stærkt ledende enhed og en isolerende sektion. Molekylerne er klemt mellem to metalliske elektroder. Hældningsvinklen af ​​det ledende segment, langs hvilken elektronerne tunneler effektivt, kan kontrolleres præcist ved at ændre længden af ​​den isolerende sektion. I modsætning til konventionelle metaloxid-tunnelbarrierer, tunnelretningen i disse molekylære dobbeltbarriereforbindelser kan kontrolleres præcist.

Prof Nijhuis sagde, "Disse resultater er interessante, fordi vores plasmakilder ikke er diffraktionsbegrænsede, og de demonstrerer manipulation af plasmoner i molekylær længde uden brug af store optiske elementer, såsom antenner, eller eksterne lyskilder. "

Disse resultater giver ny indsigt i lys-stof-interaktioner i tunnelkryds og er et vigtigt næste skridt til at integrere tunnelkryds med plasmoniske bølgeledere.