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A Classe Nova de Dispositivos Bowtie-Dar forma que Capturam, Filtra e Dirige a Luz no Nanoscale

Published on November 11, 2009 at 6:42 PM

Olhando afiado e procurando a luz - os pesquisadores do Laboratório de Berkeley projectaram uma classe nova de dispositivos bowtie-dados forma que capturam, filtram e dirigem a luz no nanoscale. Estes dispositivos “nano-colorsorter” actuam como antenas para focalizar e luz em espaços minúsculos, uma técnica útil do tipo para colher a luz de faixa larga para filtros e detectores cromosensíveis.

James Schuck e Zhaoyu Zhang na Fundição Molecular fabricada nano-fizeram sob medida antenas de quatro triângulos equilaterais do ouro que foram modelados litogràfica para criar uma geometria “transversal”. Estes bowtie-deram forma a antenas funcionam como os colorsorters nano, capazes de capturar, filtram e dirigem a luz no nanoscale.

Actualmente, as fibras ópticas empregam a luz para transportar dados com largura de faixa muito alta, mas a técnica bate um corte de estrada enquanto a luz é espremida em circuitos fotónicos menores e menores. Este corte de estrada é o limite de difracção - uma limitação fundamental em concentrar fotão nas regiões menores do que a metade do seu comprimento de onda. Ao contrário, os dispositivos electrónicos são formados prontamente em escalas do nanômetro; contudo, transferência de dados eletrônicos opera-se em freqüências distante abaixo daquelas para fibras ópticas, com a largura de faixa muito mais baixa, reduzindo a quantidade de dados levados.

Uma tecnologia recente, “plasmonics inventado,” aglomera ondas eletromagnéticas em estruturas do metal com as dimensões muito menores do que o comprimento de onda da luz para dados transmissores em freqüências ópticas, casando os melhores aspectos de comunicações ópticas e eletrônicas. Uma classe particularmente de promessa de estruturas para aumentar este efeito de aglomeração é as antenas ópticas do nanoscale feitas do ouro, que leverage o comportamento plasmonic para capturar e limitar eficientemente a luz em dimensões minúsculos.

“Como a antena em seu TEVÊ ou rádio, os nanoantennas ópticos eficientemente travam e concentram a energia, mas os comprimentos de onda são muito menores,” diz Jim Schuck, um withn do cientista do pessoal a Fundição Molecular, um Ministério de E.U. da facilidade (DOE) nacional do usuário da Energia no Laboratório de Berkeley que fornece o apoio aos pesquisadores do nanoscience em todo o mundo.

“Nós fizemos a estrutura primeiramente projetada e nanofabricated para o nanoscale a distribuição clara que pode enviar e manipular a informação óptica ultra-limitada com um botão que você pode facilmente energia do acordo- ou cor da luz,” diz Schuck, que trabalha na Imagem Lactente e na Manipulação da Fundição da Facilidade de Nanostructures.

O pesquisador cargo-doutoral Zhaoyu Zhang da Fundição Molecular, trabalhando com Schuck e Director Stefano Cabrini da Facilidade da Nanofabricação, fabricou nanoantennas de quatro triângulos equilaterais do ouro modelados litogràfica para criar geometria de uma cruz do `'.

Quebrar a simetria deste dispositivo cruciforme afecta seu modo de ressonância preliminar - um melhor da propriedade ilustrado pela quebra de uma flauta de champanhe quando encontra um tom musical do passo direito. Nestes nanoantennas transversais, os modos ressonantes correspondem às freqüências diferentes, ou às cores, da luz.

“Nós podemos agora controlar as propriedades plasmonic destes dispositivos introduzindo a assimetria, e nós encontramos que a luz vermelha e azul está enviado literalmente a esquerdo e direito,” diz Zhang. “Empurrando os limites de luz de manipulação em um volume menor, nós podemos mover a informação para um lugar ou outro rapidamente e eficientemente, que são importantes para o photodetection rápido, cromosensível. ”

Certamente, deslocar o bowtie verticalmente alinhado no nanoantenna transversal apenas cinco nanômetros à esquerda do centro gera dois modos de ressonância, produzindo um filtro de duas cores. A equipe mais adicional demonstrou este efeito quebrando outras simetrias dos bowties, conduzindo a um filtro da três-cor. Esta quebra da simetria dá a cientistas a capacidade “auto-acordo” um dispositivo a um grupo desejado de cores ou de energias, crucial para filtros e outros detectores. Usando as capacidades da nanofabricação disponíveis na Fundição, os cientistas planeiam explorar o ajuste do tamanho, da forma, e da posição dos bowties para aperfeiçoar propriedades do dispositivo. Por exemplo, os milhares de bowties podiam ser embalados em uma área menos de um milímetro transversalmente, permitir grande, mas ultrafast, disposições do detector.

“Nossos resultados emprestam a introspecção na relação entre a simetria simples que quebra e as propriedades coerentes do acoplamento de plasmons localizados, fornecendo um caminho para projetar os dispositivos intrincados que podem controlar a luz em espaços extremamente limitados,” Schuck adiciona.

Um papel científico que relata esta pesquisa autorizou “o nanoscale de Manipulação campos claros com o bowtie assimétrico nano-colorsorter,” por Zhaoyu Zhang, por Alexander Weber-Bargioni, por Shiwei Wu, por Scott Dhuey, por Stefano Cabrini e por James Schuck, parece em Letras Nano e está disponível em Letras Nano em linha.

Last Update: 13. January 2012 10:47

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