La Classe Neuve des Dispositifs En forme Bowtie qui les Capturent, Filtrent et Guident la Lumière chez le Nanoscale

Published on November 11, 2009 at 6:42 PM

Examinant tranchant et recherchant la lumière - les chercheurs de Laboratoire de Berkeley ont conçu une classe neuve des dispositifs en forme bowtie qui capturent, filtrent et guident la lumière au nanoscale. Ces dispositifs de « nano-colorsorter » agissent en tant qu'antennes pour s'orienter et lumière de tri dans les espaces minuscules, une technique utile pour moissonner la lumière à bande large pour les filtres et les détecteurs chromosensibles.

James Schuck et Zhaoyu Zhang à la Fonderie Moléculaire ont fabriqué les antennes de taille d'une nano de quatre triangles équilaterales d'or qui ont été lithographique modelées pour produire une géométrie « croisée ». Ces antennes en forme bowtie fonctionnent pendant que les colorsorters nanos, capables capturer, filtrent et guident la lumière au nanoscale.

Actuel, les fibres optiques utilisent la lumière pour transporter des données avec la largeur de bande très élevée, mais la technique heurte un barrage de route pendant que la lumière est serrée dans de plus petits et plus petits circuits photoniques. Ce barrage de route est la limite de diffraction - une restriction principale en concentrant des photons dans des régions plus petites que la moitié de leur longueur d'onde. En revanche, des appareils électroniques sont promptement façonnés aux échelles de nanomètre ; cependant, le transfert des données électronique fonctionne aux fréquences loin ci-dessous ceux pour l'optique fibre, avec la largeur de bande beaucoup inférieure, réduisant la quantité de données transportées.

Une technologie récente, « plasmonics inventé, » serre les ondes électromagnétiques dans des constructions métalliques avec des cotes beaucoup plus petites que la longueur d'onde de la lumière pour des données de transmission aux fréquences optiques, mariant les meilleurs aspects d'optique et des communications électroniques. Une classe particulièrement prometteuse des structures pour augmenter cet effet de encombrement est des antennes optiques de nanoscale faites d'or, qui influencent le comportement plasmonic efficacement pour capturer et loger la lumière dans des cotes minuscules.

« Comme l'antenne sur votre TV ou radio, les nanoantennas optiques efficacement attrapent et concentrent l'énergie, mais les longueurs d'onde sont beaucoup plus petites, » dit JIM Schuck, un withn de scientifique de personnel la Fonderie Moléculaire, une installation nationale (DOE) d'utilisateur de Département de l'Énergie des États-Unis au Laboratoire de Berkeley qui fournit le support aux chercheurs de nanoscience autour du monde.

« Nous avons effectué la structure d'abord conçue et nanofabricated pour le nanoscale la distribution légère qui peut expédier et manipuler l'information optique ultra-logée avec une molette que vous pouvez facilement énergie d'air-le ou couleur de la lumière, » indique Schuck, qui travaille dans la Représentation et la Manipulation de la Fonderie de l'Installation de Nanostructures.

Le chercheur post-doctoral Zhaoyu Zhang de Fonderie Moléculaire, fonctionnant avec Schuck et Directeur Stefano Cabrini d'Installation de Nanofabrication, a fabriqué des nanoantennas de quatre triangles équilaterales d'or lithographique modelées géométrie pour produire de ` croix la'.

Briser la symétrie de ce dispositif cruciforme affecte son mode de résonance primaire - une propriété la plus bien illustrée par l'éclatement d'une cannelure de champagne quand il rencontre un son musical de la bonne hauteur de son. Dans ces nanoantennas croisés, les modes résonnants correspondent à différentes fréquences, ou à couleurs, de la lumière.

« Nous pouvons maintenant régler les propriétés plasmonic de ces dispositifs en introduisant l'asymétrie, et nous trouvons que la lumière rouge et bleue est littéralement envoyé à des left and right, » indique Zhang. « En poussant les limites de la lumière manipulante en plus petit volume, nous pouvons déménager l'information à une place ou à un un autre rapidement et efficacement, qui sont importants pour le photodetection rapide et chromosensible.  »

En Effet, changeant de vitesse le bowtie verticalement aligné dans le nanoantenna croisé juste cinq nanomètres à gauche de centre produit de deux modes de résonance, produisant un filtre de couleur deux. L'équipe autre a expliqué cet effet en brisant d'autres symétries des bowties, menant à un filtre de trois-couleur. Ce se briser de symétrie donne à des scientifiques la capacité « automatique-air » un dispositif à un ensemble désiré de couleurs ou d'énergies, essentiel pour des filtres et d'autres détecteurs. Utilisant les capacités de nanofabrication disponibles à la Fonderie, les scientifiques planification pour explorer régler la taille, la forme, et la position des bowties pour optimiser des propriétés de dispositif. Par exemple, des milliers de bowties ont pu être bourrés dans une zone moins d'un mm à travers, activation grande, mais ultra-rapide, des alignements de détecteur.

« Nos découvertes prêtent l'analyse dans la barrette entre la symétrie simple se brisant et les propriétés logiques de couplage des plasmons localisés, fournissant une voie pour concevoir les dispositifs compliqués qui peuvent régler la lumière dans extrêmement les espaces confinés, » Schuck ajoute.

Un article scientifique enregistrant cette recherche a intitulé « le nanoscale Manipulant les zones légères avec le nano-colorsorter asymétrique de bowtie, » par Zhaoyu Zhang, Weber-Bargioni d'Alexandre, Shiwei Wu, Scott Dhuey, Stefano Cabrini et James Schuck, semble dans les Lettres Nanoes et est disponible dans les Lettres Nanoes en ligne.

Last Update: 13. January 2012 12:37

Tell Us What You Think

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

Leave your feedback
Submit