De Interactie van het Elektrische Veld op Ringvormige Nanostructures: Een Gesprek met Dr. Ventsislav Valev


Dr. Ventsislav Valev, de Vennoot van het Onderzoek, Cavendish Laboratorium, Universiteit van Cambridge.
Overeenkomstige auteur: vkv23@cam.ac.uk

In dit Gedachte gesprek van de Leider, Zullen de besprekingen van Dr. Ventsislav Valev aan Soutter over zijn onderzoek naar „hotspots“ op elektrogebieden nanostructured oppervlakten, die toepassingen in katalyse, sensoren en analytische wetenschap hebben.

WS: Kunt u ons wat achtergrond aan uw onderzoek naar interactie nanostructured oppervlakten geven?

VV: Hallo Zal, en dank voor uw vraag. U weet waarschijnlijk dat de optische eigenschappen van natuurlijke materialen van hun bouwstenen, zoals atomen en molecules afhangen. Goed, zeer leiden zo ook, kunstmatig gebouwde nanomaterials hun eigenschappen uit die van af nanoengineered eenheidscellen.

Wanneer het licht op dergelijke eenheidscellen glanst, drijven zijn elektromagnetische schommelingen de elektronendichtheid binnen nanostructures en, beurtelings, vormen deze variaties met elektronendichtheid de bron van een zeer niet homogeen oppervlakte elektrisch gebied - het lokale gebied.

Als u de lokale elektrisch veld lijnen overweegt, zou u zeer overvol die lijnen zien worden in twee soorten gebieden op nanostructures. Eerst, in de scherpe gebieden, zoals hoeken of uiteinden, waar de gebiedslijnen door geometrische beperkingen worden verenigd. En tweede, in de gebieden met hoogste elektronendichtheid, waar de elektronenlasten sterke bronnen voor het lokale gebied vormen.

Deze gebieden van overvolle gebiedslijnen, bij nanostructured metaaloppervlakte, beantwoorden aan lokale gebiedsverhogingen en worden algemeen bedoeld als „hotspots“. Elk van deze processen kunnen sommige fascinerende gevolgen hebben.

WS: Wat aantrok u naar het werken op dit gebied?

VV: Om eerlijk te zijn, was Ik een science fictionventilator long before Ik een wetenschapper werd. Als kind, herinner Ik me dromend dat Ik lang genoeg zou leven om de echte handbediende informatieverspreiders van Star Trek te zien; en nu hebben wij smartphones. Wat me naar het gebied van nanophotonics aantrok is dat het zo vele ideeën nastreeft die om rechtstreeks uit science fiction schijnen te komen.

De Collega's binnen mijn gebied streven dingen zoals onzichtbaarheid het cloaking, levitatie met lichte, quantumlevitatie, teleportation, Bose-Einstein condensaten bij kamertemperatuur, optische gegevensverwerking, super-resolutiemicroscopen na, enz. Mijn enige spijt is dat, om praktische redenen, Ik niet aan alles kan werken die binnen mijn gebied zo opwekkend is.

In ringvormige nanostructures, „nanostructured hotspots“ die normaal zich vormen oppervlakten zijn delocalized rond de gehele structuur, die aantrekkelijkere eigenschappen verstrekken voor katalyse en analytische toepassingen.

WS: Uw recent werk werd gepubliceerd in Geavanceerde Materialen in September - vertel ons over de resultaten die in dat document worden gepubliceerd.

VV: Ons werk is tot dusver geconcentreerd bij de weergave hotspots materialen met een tweede harmonische generatiemicroscoop nanostructured. Wij hebben velen nanostructured ontwerpen en bijgevolg waarnamen een groot aantal hotspots bestudeerd. Dan draaiden wij onze aandacht aan ringvormige nanostructures en, voor het eerst, zagen wij geen hotspots. In Plaats Daarvan, werden de volledige ringen zichtbaar. Wij waren wat benieuwd aan hotspots was gebeurd.

Het is belangrijk om erop te wijzen dat in dit experiment het licht die op ringvormige nanostructures glanzen in een cirkel gepolariseerd was. Dit betekent dat, aangezien het licht zich verspreidt, een nanostructure die in ruimte onbeweeglijk is een roterend elektrisch gebied van de lichte golf zal ervaren. Aangezien dit elektrische veld de lastendichtheid van nanostructures drijft, wij hoewel dat misschien de lastendichtheid langs de ringen werd geroteerd. Als dat waar was, zou het dat de lokale gebiedsverhogingen, of „hotspots“, nog daar waren betekenen, slechts werden zij niet meer beperkt tot vlekken, maar werden in plaats daarvan verdeeld over de volledige oppervlakte van de ringen.

om onze hypothese te testen, voerden wij twee reeksen onafhankelijke numerieke simulaties uit en allebei toonden aan dat, inderdaad, de omwenteling van het elektrische veld van in een cirkel gepolariseerd licht op de lastendichtheid van ringvormige nanostructures wordt verleend. Dit gedrag kon tot significante toepassingen leiden.

WS: Welke toepassingen konden uw nieuwe ontdekkingen in de bredere wetenschapsgemeenschap hebben?

VV: In het algemeen, zijn de interactie tussen molecules en hotspots van duidelijke belangstelling omdat zij gelokaliseerde fotochemische reacties, katalytische reacties en extreme verhoging van de optische eigenschappen van de molecules toestaan.

Hotspots lijden nochtans aan twee intrinsieke beperkingen: zij kunnen te heet worden en zij zijn beperkt tot kleine gebieden. Met andere woorden, kan de hitte van de lokale gebiedsverhogingen nanostructures vernietigen en, zoals voor de molecules, alvorens zij hun optische verbeterde eigenschappen kunnen hebben, eerst, moeten zij hotspots op de oppervlakte van het materiaal vinden.

Door het lokale gebied over de oppervlakte van de ringen te verdelen, schijnen onze resultaten om beide beperkingen te richten: de hitte wordt meer uniform verdeeld over de oppervlakte en die gehele oppervlakte wordt beschikbaar voor interactie met molecules.

WS: Deze ontdekkingen zullen zonder twijfel op meer onderzoek in het gebied leiden. Wat is de volgende stap in uw werk?

VV: Tot dusver, werden onze nano ringen gemaakt door elektronenstraallithografie, die een zeer nauwkeurige maar zeer dure methode is. Terwijl het voor laboratoriumstudies van de onderliggende principes van toekomstige materialen uitstekend is, kan de methode zelf waarschijnlijk niet voor eigenlijk het maken van deze materialen worden gebruikt. Daarom daarna, zullen wij onze aandacht aan andere soorten methodes draaien om nano ringen te veroorzaken. Dit is één van de belangrijkste redenen waarom Ik me onlangs aan de groep Prof. Jeremy Baumberg bij het laboratorium Cavendish, in Cambridge heb bewogen.

WS: Waar kunnen wij meer informatie over uw werk vinden?

VV: Mijn persoonlijke website www.valev.org is misschien de beste bron van informatie over ons huidig werk. In de toekomst, kon meer informatie ook worden gevonden over de pagina van het Centrum NanoPhotonics in Cambridge.

 

Date Added: Oct 24, 2012 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 12:14

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit