Ingeniería óptica ha tenido un tremendo impacto en nuestra vida cotidiana, que nos proporciona comunicaciones de fibra óptica y almacenamiento óptico de datos. Sin embargo, la manipulación de la luz en la escala del nanómetro puede ser una tarea titánica, ya que el nivel de nanoescala es tan increíblemente pequeño - menos de un décimo de la longitud de onda de la luz. Los investigadores del Laboratorio Nacional Argonne están dando pasos hacia la comprensión y manipulación de la luz a escala nanométrica mediante el uso de las propiedades inusuales óptica de las nanopartículas de metal, abriendo la puerta a los dispositivos de tamaño microscópico, tales como circuitos y conmutadores ópticos. Nanopartículas metálicas, tales como esferas muy pequeñas de oro o plata, se puede concentrar la energía de gran cantidad de luz en sus superficies. La energía de la luz confinada cerca de la superficie que se conoce como el campo corto, mientras que la luz ordinaria que se conoce como campo lejano. Muchos científicos creen que mediante la comprensión de la forma de manipular la luz de campo cercano, los nuevos dispositivos ópticos se podría construir en dimensiones mucho más pequeñas que en la actualidad. En un esfuerzo por caracterizar el comportamiento en campo cercano, un estudio conjunto teórico y experimental publicado en la edición del 25 de diciembre de la revista Journal of Physical Chemistry B, utilizaron imágenes de alta resolución de gran alcance y las técnicas de modelado al detalle cómo la luz se dispersa y localizada por el metal nanopartículas. Las tecnologías actuales, tales como computadoras de alta velocidad y routers de Internet, se basan en gran medida de los electrones que fluyen a través de cables para funcionar. Sin embargo, con la creciente demanda de mayores velocidades de datos y de menor tamaño, la complejidad de los circuitos eléctricos se vuelve insostenible. De acuerdo con el jefe del equipo experimental Wiederrecht Gary, este reto se puede superar mediante la sustitución de los electrones con fotones (las unidades de la luz), ya que el carácter de onda de los fotones que reducir los obstáculos tales como el calor y la fricción dentro de un sistema dado. "En pocas palabras, los fotones se mueven más rápido que los electrones", dijo Wiederrecht. "Ellos son una fuente de energía altamente eficiente a la espera de ser aprovechado." "El uso de enfoques experimentales y teóricos, hemos sido capaces de observar la interacción de la luz con las superficies de las nanopartículas de metal. Esperamos que este estudio conduzca a la creación de tecnologías ópticas que pueden manipular la luz con precisión en dimensiones nanométricas", explicó el teórico Stephen Gray. Para obtener una comprensión más amplia del campo cercano, los investigadores de Argonne utiliza una técnica de avanzada técnica de imagen conocida como el campo cercano microscopía óptica. Las nanopartículas, con diámetros tan pequeños como 25 nanómetros, fueron colocados en un prisma y se ilumina con luz láser, que forman un campo cercano, que se detectó con el campo cercano microscopía óptica mediante una sonda a nanoescala situado cerca de la superficie de la muestra. Experimentos ópticos de dispersión se realizaron en las nanopartículas de metal aislados y las matrices de las nanopartículas de metal. Litografía por haz de electrones se utiliza para colocar de manera uniforme las nanopartículas de menos de 100 nanómetros el uno del otro. Utilizando una configuración experimental especial, el equipo fue capaz de mapa de forma explícita la intensidad de luz de campo cercano a la topografía tridimensional de las matrices de metal nanopartículas. Los resultados experimentales produjo una serie de valiosas conclusiones sobre el carácter del campo cercano. Los investigadores encontraron que una de nanopartículas aisladas que dispersan la luz en un ángulo de 20 grados de la superficie del prisma. Además, los investigadores encontraron que las matrices de dispersión de la luz nanopartículas en ángulo mucho menor, un resultado alentador para el uso de campo cercano fotones en dos dispositivos de dimensiones tales como los chips ópticos. Todos los resultados se validaron utilizando métodos computacionales y teóricos, y en conjunto, proporcionan información específica de cómo cerca de los campos se puede utilizar para guiar la luz. |