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

“L'Ottica Trasformazionale del Plasmon„ Apre la Porta all'Integrata A Pratica, Chip Dell'elaborazione dei dati Ottici del Compatto

Published on July 1, 2010 at 8:07 PM

I nuovi microscopi Potenti capaci di risolvere le molecole del DNA con indicatore luminoso visibile, i computer ultrarapidi che usano leggero piuttosto che i segnali elettronici ad informazioni trattate ed i mantelli di invisibilità di Harry Potteresque sono appena alcune delle molte promesse eccitanti delle ottica di trasformazione.

In questo campo germogliante di scienza, le onde leggere possono essere controllate a tutte le lunghezze del disgaggio con la struttura unica dei metamaterials, dei compositi fatti tipicamente dai metalli e dei dielettrici - isolanti che sono polarizzati in presenza di un campo elettromagnetico. L'idea è di trasformare lo spazio fisico through cui l'indicatore luminoso attraversa, a volte citato come “spazio ottico,„ in un modo simile al modo in cui lo spazio cosmico è trasformato dalla presenza di oggetto massiccio nell'ambito della teoria della relatività di Einstein.

Il Disegno Schematico a sinistra mostra lo scattering dei polaritons di superficie del plasmon (SPPs) su un'interfaccia del metallo-dielettrico con una singola sporgenza. Il Disegno Schematico sulla destra mostra come la dispersione delle SPECI è soppressa drammaticamente quando lo spazio ottico intorno alla sporgenza è trasformato. (Cortesia di Immagine del gruppo di Zhang)

Finora le ottica di trasformazione hanno consegnato soltanto i suggerimenti quanto cui il futuro potrebbe tenere, con ad un blocco stradale importante che è quanto difficile sono di modificare le proprietà fisiche dei metamaterials al disgaggio del subwavelength o nano, pricipalmente a causa dei metalli. Ora, un gruppo dei ricercatori con il Dipartimento Per L'Energia di Stati Uniti (DOE) il Laboratorio Nazionale del Lawrence Berkeley (Laboratorio di Berkeley) e l'Università di California (UC) Berkeley lo hanno indicato che potrebbe essere possibile da girare intorno a quel blocco stradale del metallo. Facendo Uso delle simulazioni su elaboratore specializzate, ha dimostrato quello con soltanto le modifiche moderate della componente dielettrica di un metamaterial, dovrebbe essere possibile per raggiungere i risultati pratici dell'ottica di trasformazione. Il tasto a successo è la combinazione di ottica di trasformazione con un altro campo nuovo di promessa di scienza conosciuto come il plasmonics.

Un plasmon è un'onda di superficie elettronica che lamina attraverso il mare degli elettroni della conduzione su un metallo. Appena come l'energia in onde di indicatore luminoso è portata dentro ha quantificato le unità del tipo di particella chiamate fotoni, così, anche, è quasi particelle dentro portate energia plasmonic chiamate plasmon. I Plasmon interagiranno forte con i fotoni all'interfaccia di un metallo e del dielettrico dei metamaterial per formare ancora un altra quasi particella chiamata un polariton di superficie del plasmon (SPECI). La Manipolazione dei questi SPPS è al centro dei beni ottici sorprendenti dei metamaterials.

Il gruppo di Berkeley Laboratorio-UC Berkeley, piombo da Xiang Zhang, un ricercatore principale con Divisione di Scienze dei Materiali del Laboratorio di Berkeley e Direttore di Scienza del Nano-Disgaggio di Uc Berkeley e Centro di Assistenza Tecnica (SINAM), modellistici che cosa hanno definito “un approccio dell'ottica trasformazionale del plasmon„ che ha compreso la manipolazione del materiale dielettrico adiacente ad un metallo ma non al metallo stesso. Questo approccio novello è stato indicato per permettere affinchè lo SPPS viaggi attraverso le superfici irregolari e curve sopra una vasta gamma di lunghezze d'onda senza soffrire le perdite significative di scattering. Facendo Uso di questo modello, Zhang ed il suo gruppo poi hanno progettato una guida d'onda plasmonic con una curvatura da 180 gradi che non altererà l'energia o i beni di un raggio luminoso come fa l'Inversione a U. Egualmente hanno progettato una versione plasmonic di una lente di Luneburg, le lenti a forma di palla che possono ricevere e risolvere le onde ottiche dalle direzioni multiple immediatamente.

“Poiché i beni del metallo nei nostri metamaterials sono completamente invariati, la nostra metodologia trasformazionale dell'ottica del plasmon fornisce un senso pratico per instradare l'indicatore luminoso molto alle piccole scale,„ Zhang dice. “I Nostri risultati rivelano la potenza della tecnica dell'ottica di trasformazione manipolare le onde ottiche del quasi-campo e prevediamo che molte altre unità plasmonic intriganti siano realizzate abbiano basato sulla metodologia che abbiamo introdotto.„

Zhang è l'autore corrispondente di un documento che descrive questa ricerca che è comparso nelle Lettere Nane del giornale, nominato “l'Ottica Trasformazionale del Plasmon.„ Co-Creando il documento con Zhang erano Yongmin Liu, Thomas Zentgraf e Tipo Bartal.

Dice Liu, che era l'autore principale del documento ed è un ricercatore post-dottorato nel gruppo del Uc Berkeley di Zhang, “Oltre alla curvatura plasmonic da 180 gradi ed alla lente plasmonic di Luneburg, il nostro approccio dovrebbe anche permettere alla progettazione ed alla produzione dei beam splitter e dei dispositivi spostatori ed agli emettitori leggeri direzionali. La tecnica dovrebbe anche essere applicabile alla costruzione dei chip dell'elaborazione dei dati ottici integrati e compatti.„

Zhang ed il suo gruppo di ricerca sono stati alla prima linea della ricerca dell'ottica di trasformazione dal 2008 quando sono diventato il primo gruppo per adattare i metamaterials che potevano piegare l'indicatore luminoso indietro, i beni conosciuti come “la rifrazione negativa,„ che è senza precedenti in natura. Nel 2009, lui ed il suo gruppo hanno creato “un mantello del tappeto„ da silicio nanostructured che ha celato la presenza di oggetti collocati sotto da rilevazione ottica.

Per questo l'ultimi lavoro, Zhang e Liu con Zentgraf e Bartal hanno partito dal fuoco tradizionale dell'ottica di trasformazione sulle onde della propagazione ed invece hanno messo a fuoco sulla regione del quasi-campo dentro portata SPPS (subwavelength).

“L'intensità di SPPS è massima all'interfaccia fra un metallo e un media dielettrico ed esponenziale decadimento a partire dall'interfaccia,„ dice Zhang. “Poiché una parte significativa di energia delle SPECI è portata dentro il campo evanescente fuori del metallo, cioè, nel media dielettrico adiacente, abbiamo proposto di gestire lo SPPS tenendo i beni del metallo fissati e soltanto modificando il materiale dielettrico basato sulla tecnica dell'ottica di trasformazione.„

Le simulazioni A Onda Intera delle progettazioni trasformate differenti hanno provato la metodologia proposta da Zhang e dai suoi colleghi corretti. Ancora è stato dimostrato che se uno schema trasformazionale prudente dell'ottica del plasmon è catturato i materiali dielettrici trasformati possono essere isotropi e non magnetici, che ulteriori spinte la praticità di questo approccio. La dimostrazione di una curvatura plasmonic della curvatura da 180 gradi con la trasmissione quasi perfetta era particolarmente significativa.

“Le guide d'onda di Plasmonic sono uno delle componenti/elementi più importanti in unità plasmonic integrate,„ dice Liu. “Tuttavia, le curvature piombo spesso a forte perdita di radiazione che diminuisce la lunghezza per il trasferimento del segnale ottico. La Nostra curvatura plasmonic della curvatura da 180 gradi è definitivamente importante e sarà in futuro progettazione utile delle unità plasmonic integrate.„

Rispetto alle unità fotoniche basate a silicio l'uso del plasmonics potrebbe contribuire più ulteriormente a ridurre la dimensione totale delle unità fotoniche ed ad aumentare l'interazione di indicatore luminoso con determinati materiali, che dovrebbero migliorare la prestazione.

“Prevediamo che la flessibilità unica di progettazione dell'approccio trasformazionale dell'ottica del plasmon possa aprire una nuova porta all'ottica nana ed alla progettazione di circuito fotonica,„ Zhang diciamo.

Questa ricerca è stata supportata dall'Ufficio della Ricerca dell'Esercito di Stati Uniti e dal Centro di Scienza e di Assistenza Tecnica del Nano-Disgaggio del National Science Foundation.

Last Update: 12. January 2012 07:24

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