Neue Klasse von Bowtie-Förmigen Einheiten, die Erfassen, Filtern und Steuern Leuchte beim Nanoscale

Published on November 11, 2009 at 6:42 PM

Schauend scharf und leicht- Berkeley-Laborforscher suchend, haben eine neue Klasse bowtie-förmige Einheiten ausgeführt, die Leuchte am nanoscale erfassen, filtern und steuern. Diese „Nano-colorsorter“ Einheiten treten als Antennen auf, um zu fokussieren und Sortierungsleuchte in den kleinen Platz, eine nützliche Technik für das Ernten der Breitbandleuchte für farbsensibele Filter und Detektoren.

James Schuck und Zhaoyu Zhang an der Molekularen Gießerei fabrizierten Nano--groß Antennen von vier gleichseitigen Dreiecken Gold, die lithographisch kopiert wurden, um eine „Quer“ Geometrie zu erstellen. Diese bowtie-förmigen Antennen arbeiten, während die Nano--colorsorters, fähig zu erfassen, Leuchte am nanoscale filtern und steuern.

Aktuell setzen Glasfasern Leuchte ein, um Daten mit sehr hoher Bandweite zu transportieren, aber die Technik schlägt eine Straßensperre, während Leuchte in die kleineren und kleineren photonischen Schaltungen zusammengedrückt wird. Diese Straßensperre ist die Beugungsgrenze - eine grundlegende Beschränkung, wenn sie Photonen in die Regionen konzentriert, die als Hälfte ihre Wellenlänge kleiner sind. Demgegenüber werden elektronische Geräte betriebsbereit an den nmschuppen umgearbeitet; jedoch funktioniert elektronische Datenübertragung bei Frequenzen weit unter denen für Faseroptik, wenn die viel niedrigere Bandweite, verringert, die Menge, von den getragenen Daten.

Eine neue Technologie, gemünztes „plasmonics,“ drängt elektromagnetische Wellen in Metallbauten mit den Abmessungen, die der Leuchte für übertragende Daten bei optischen Frequenzen viel kleiner als die Wellenlänge sind und heiratet die besten Aspekte der optischen und elektronischen Nachrichtenübermittlung. Eine besonders viel versprechende Klasse Zellen für die Vergrößerung dieses Crowding-Effektes ist nanoscale optische Antennen, die vom Gold hergestellt werden, die plasmonic Verhalten wirksam einsetzen, um Leuchte in den winzigen Abmessungen effizient zu erfassen und zu begrenzen.

„Wie die Antenne auf Ihrem FERNSEHEN oder Funk, fangen optische nanoantennas effizient ab und konzentrieren Energie, aber die Wellenlängen sind viel kleiner,“ sagt Jim Schuck, ein Personalwissenschaftler withn die Molekulare Gießerei, ein nationales Leistungsmerkmal (DOE) US-Energieministeriums an Berkeley-Labor, das Halterung nanoscience Forschern auf der ganzen Welt gewährt.

„Wir haben die zuerst ausgeführte und nanofabricated Zelle für nanoscale gemacht, Lichtverteilung, die ultra-begrenzte optische Informationen mit einem Knopf versenden und manipulieren kann, den, Sie leicht Melodie-d Energie oder Farbe der Leuchte können,“ Schuck sagt, der in der der Darstellung und in der Manipulation Gießerei von Nanostructures-Teildienst arbeitet.

Habilitationsforscher Zhaoyu Zhang der Molekularen Gießerei, arbeitend mit Schuck und Nanofabrikations-Teildienst-Direktor Stefano Cabrini, fabrizierte nanoantennas von vier gleichseitigen Dreiecken Gold lithographisch kopiert, um Geometrie zu erstellen eines ` Kreuzes'.

Das Brechen der Symmetrie dieser kreuzförmigen Einheit beeinflußt seinen Hauptresonanzmodus - ein Eigentum, das durch das Zerbrechen eines Sektkelches gut am illustriertesten ist, wenn es einen musikalischen Ton des rechten Abstandes antrifft. In diesen Quer-nanoantennas entsprechen die Resonanzmodi verschiedenen Frequenzen oder Farben, der Leuchte.

„Wir können die plasmonic Eigenschaften dieser Einheiten jetzt steuern, indem wir Asymmetrie vorstellen, und wir finden, dass Rot und Blaulicht buchstäblich links geschickt wird und recht,“ sagt Zhang. „, Indem wir die Grenzen auf Manipulierungsleuchte in einem kleineren Volumen drücken, können wir Informationen auf einen Platz oder anderen schnell und effizient verschieben, die für schnelles, farbsensibeles photodetection wichtig ist. “

Tatsächlich das vertikal ausgerichtete bowtie im Quer-nanoantenna gerade fünf nm nach links der Mitte erzeugt verschieben zwei Resonanzmodi und produziert einen Filter der Farbe zwei. Das Team, das weiter ist, demonstrierte diesen Effekt, indem es andere Symmetrie der bowties brach und zu einen Dreifarbefilter führte. Dieses Symmetriebrechen gibt Wissenschaftlern die Fähigkeit „Selbst-melodie“ eine Einheit zu einem gewünschten Set Farben oder Energie, entscheidend für Filter und andere Detektoren. Unter Verwendung der Nanofabrikationsfähigkeiten, die an der Gießerei erhältlich sind, planen die Wissenschaftler, das Einstellen der Größe, der Form und der Stellung der bowties zu erforschen, um Einheitseigenschaften zu optimieren. Zum Beispiel konnten Tausenden bowties in einem Bereich herüber gepackt werden kleiner als ein mm, das Aktivieren groß, aber ultraschnell, Detektorreihen.

„Unsere Ergebnisse leihen Einblick in das Link zwischen der einfachen Symmetrie, die bricht und die zusammenhängenden Kupplungseigenschaften von lokalisierten Plasmons, eine Bahn für die Technik von verwickelten Einheiten bereitstellend, die Warnlicht in extrem begrenzten Platz können,“ fügt Schuck hinzu.

Ein wissenschaftliches Papier, das über diese Forschung berichtet, betitelte „Manipulierungsnanoscale Lichtfelder mit dem asymetrischen bowtie, das,“ durch Zhaoyu Zhang, Alexander Weber-Bargioni, Shiwei Wu, Scott Dhuey, Stefano Cabrini und James Schuck Nanoist, sieht in den Nano-Schreiben und ist in den Nano-Schreiben online erhältlich aus.

Last Update: 13. January 2012 13:21

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