Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD

« Le Bloc Optique Transformationnel de Plasmon » Ouvre la Trappe aux Puces Informatiques Optiques Intégrées et Compactes Pratiques

Published on July 1, 2010 at 8:07 PM

Les microscopes neufs Puissants capables résoudre les Molécules d'ADN avec la lumière visible, les ordinateurs ultra-rapides qui utilisent léger plutôt que les signes électroniques aux informations sur le processus, et des manteaux de l'invisibilité de Harry Potteresque sont juste certaines des nombreuses promesses passionnantes des blocs optiques de transformation.

Dans ce domaine en pleine expansion de la science, les ondes lumineuses peuvent être réglées à toutes les longueurs d'échelle par seul structurer des metamaterials, des composés type effectués à partir des métaux et des diélectriques - les isolants qui deviennent polarisés en présence d'un champ électromagnétique. L'idée est de transformer l'espace physique par dont la lumière se déplace, parfois désigné sous le nom « de l'espace optique, » en quelque sorte assimilé à la voie de laquelle l'espace extra-atmosphérique est transformé par la présence d'un objectif massif sous la théorie de la relativité d'Einstein.

Le Schéma du côté gauche affiche la dispersion des polaritons extérieurs de plasmon (SPPs) sur une surface adjacente de métal-diélectrique avec une protrusion unique. Le Schéma sur la droite affiche comment la dispersion d'ESPÈCES est excessivement supprimée quand l'espace optique autour de la protrusion est transformé. (Accueil d'Image de groupe de Zhang)

Jusqu'ici les blocs optiques de transformation ont fourni seulement les signes pour ce que le contrat à terme pourrait retenir, avec un barrage de route important étant comme ils difficiles sont de modifier les propriétés physiques des metamaterials au nano ou à l'échelle de subwavelength, principalement à cause des métaux. Maintenant, une équipe de recherche avec le Ministère De L'énergie des États-Unis (DOE) le Laboratoire National de Lawrence Berkeley (Laboratoire de Berkeley) et l'Université de Californie (UC) Berkeley l'ont affiché que pourrait être possible de circuler ce barrage de route en métal. Utilisant des simulations sur ordinateur sophistiquées, il a expliqué cela avec seulement des modifications modérées du composant diélectrique d'un metamaterial, il devrait être possible pour réaliser des résultats pratiques de bloc optique de transformation. La clé à la réussite est la combinaison du bloc optique de transformation avec une autre zone neuve prometteuse de la science connue sous le nom de plasmonics.

Un plasmon est une onde extérieure électronique qui roule par la mer des électrons de conduction sur un métal. Juste comme l'énergie dans les ondes de la lumière est transportée dedans quantifiait les photons appelés d'ensembles comme une particule, ainsi, aussi, est les plasmons appelés de quasi-particules dedans transportés par énergie plasmonic. Les Plasmons agiront l'un sur l'autre fortement avec des photons à la surface adjacente d'un métal et du diélectrique des metamaterial pour former encore une autre quasi-particule appelée un polariton extérieur de plasmon (ESPÈCES). La Manipulation des ces SPPs est au coeur des propriétés optiques étonnantes des metamaterials.

L'équipe de Berkeley Laboratoire-UC Berkeley, aboutie par Xiang Zhang, un investigateur principal avec la Division de Sciences Des Matériaux Du Laboratoire de Berkeley et directeur du Centre du Scientifique et Technique de la Nano-Échelle d'Uc Berkeley (SINAM), modélisé ce qu'elles ont aboubé un élan « de bloc optique transformationnel de plasmon » qui a comporté la manipulation du matériau diélectrique à côté d'un métal mais pas du métal lui-même. Cet élan nouvel a été affiché pour permettre au SPPs pour se déplacer en travers des surfaces inégales et incurvées au-dessus d'une large gamme de longueurs d'onde sans enregistrer des pertes significatives de dispersion. Utilisant ce modèle, Zhang et son équipe ont alors conçu un guide d'ondes plasmonic avec une courbure de 180 degrés qui ne modifiera pas l'énergie ou les propriétés d'un faisceau lumineux comme il effectue Demi-tour. Ils ont également conçu une version plasmonic d'une lentille de Luneburg, les objectifs bille bille qui peuvent recevoir et résoudre les ondes optiques des sens multiples immédiatement.

« Puisque les propriétés en métal dans nos metamaterials sont complet inchangées, notre méthodologie transformationnelle de bloc optique de plasmon fournit une voie pratique pour diriger la lumière aux échelles très petites, » Zhang dit. « Nos découvertes indiquent l'alimentation électrique de la technique de bloc optique de transformation de manipuler les ondes optiques de proche-zone, et nous comptons que beaucoup d'autres dispositifs plasmonic de intrigue seront basés réalisé sur la méthodologie que nous avons introduite. »

Zhang est l'auteur correspondant d'un article décrivant cette recherche qui est apparue dans les Lettres Nanoes de tourillon, intitulé « Bloc Optique Transformationnel de Plasmon. » Co-Écrivant le papier avec Zhang étaient Yongmin Liu, Thomas Zentgraf et Type Bartal.

Dit Liu, qui était l'auteur important du papier et est un chercheur post-doctoral en groupe d'Uc Berkeley de Zhang, « En plus de la courbure plasmonic de 180 degrés et de la lentille plasmonic de Luneburg, notre élan devrait également activer le design et la production des séparateurs de faisceau et des leviers, et les émetteurs légers directionnels. La technique devrait également s'appliquer à la construction des puces informatiques optiques intégrées et compactes. »

Zhang et son organisme de recherche ont été au premier rang de la recherche de bloc optique de transformation depuis 2008 quand ils sont devenus le premier groupe pour façonner les metamaterials qui pouvaient courber la lumière en arrière, une propriété connue sous le nom de « réfraction négative, » qui est sans précédent en nature. En 2009, lui et son groupe ont produit un « manteau de tapis » du silicium nanostructured qui a dissimulé la présence des objectifs mis sous lui du dépistage optique.

Pour ceci le plus défunts travail, Zhang et Liu avec Zentgraf et Bartal se sont écartés du foyer traditionnel de bloc optique de transformation sur des ondes de bouturage et se sont au lieu concentrés sur la région de proche-zone dedans transportée par SPPs (subwavelength).

« L'intensité du SPPs est maximale à la surface adjacente entre un métal et un support diélectrique et diminue exponentiellement à partir de la surface adjacente, » dit Zhang. « Puisqu'une part importante d'énergie d'ESPÈCES est transportée dedans la zone évanescent en dehors du métal, c.-à-d., dans le support diélectrique adjacent, nous proposés pour régler le SPPs en maintenant la propriété en métal fixe et en modifiant seulement le matériau diélectrique basé sur la technique de bloc optique de transformation. »

Simulations Double Alternance de différents designs transformés prouvés la méthodologie proposée par Zhang et ses collègues corrects. On l'a en outre expliqué que si un plan transformationnel prudent de bloc optique de plasmon est pris les matériaux diélectriques transformés peuvent être isotropes et non magnétiques, qui d'autres poussées le caractère pratique de cet élan. La démonstration d'une courbure plasmonic de courbure de 180 degrés avec la boîte de vitesses presque parfaite était particulièrement significative.

Les « guides d'ondes de Plasmonic sont l'un des la plupart des éléments importants/éléments dans des dispositifs plasmonic intégrés, » dit Liu. « Cependant, les lordoses mènent souvent à la perte de radiothérapie intense qui réduit la longueur pour transférer un signe optique. Notre courbure plasmonic de courbure de 180 degrés est réellement importante et sera à l'avenir design utile des dispositifs plasmonic intégrés. »

Avec les dispositifs photoniques silicium-basés que l'utilisation du plasmonics pourrait aider pour réduire davantage la taille totale des dispositifs photoniques et pour augmenter l'interaction de la lumière avec certains matériaux, qui devraient améliorer la performance.

« Nous envisageons que la seule souplesse de design de l'élan transformationnel de bloc optique de plasmon peut ouvrir une trappe neuve au bloc optique nano et au design de circuit photonique, » Zhang dit.

Cette recherche a été supportée par le Bureau de Recherches de l'Armée Américaine Et le Centre de Scientifique et Technique de la Nano-Échelle du National Science Foundation.

Last Update: 12. January 2012 07:20

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