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

De Techniek van Plasmonics van de GRIJNS Verstrekt Praktische Manier om Licht op Niveau te Verpletteren Nanoscale

Published on January 25, 2011 at 6:17 AM

Zij zeiden het zou kunnen worden gedaan en nu zij het hebben gedaan. Wat meer, zij is deed het met een GRIJNS.

Een team van onderzoekers met het Nationale Laboratorium van Lawrence (DOE) Berkeley van de Afdeling van de V.S. van Energie (het Laboratorium van Berkeley) heeft en de Universiteit van Californië, Berkeley, de eerste experimentele demonstratie van GRIJNS - voor gradiëntindex - plasmonics, een hybride technologie uitgevoerd die de deur voor een brede waaier van exotische die optica opent, met inbegrip van superfast computers op licht eerder dan elektronische signalen, ultra-krachtige optische microscopen bekwaam om de molecules van DNA met zichtbaar licht op te lossen, en „onzichtbaarheid“ tapijt-cloaking apparaten worden gebaseerd.

Op de linkerzijde is een micrograaf van het aftastenelektron van een plasmonic lens Luneburg op een gouden film. Voor het recht dat, toont de fluorescentieweergave intensiteit van SPPs door de lens Luneburg (gestippelde cirkel) wordt verspreid. X de tekens de lanceringspositie van de elektronenstraal en Z is de richting waarin SPPs zich verspreidt.

Werkend met samenstellingen een diëlektrisch (niet-geleidend) kenmerken materiaal aan een metaalsubstraat, en „grey-scale“ elektronenstraallithografie, een standaardmethode die in de chipindustrie voor het vormen van 3-D oppervlaktetopografieën, hebben de onderzoekers hoogst efficiënte plasmonic versies van lenzen Luneburg en Eaton vervaardigd. Een lens Luneburg concentreert licht van alle richtingen even goed, en een lens Eaton buigt lichte 90 graden van alle inkomende richtingen.

„Dit afgelopen jaar, gebruikten wij computersimulaties om aan te tonen dat met slechts gematigde wijzigingen van een isotroop diëlektrisch materiaal in een diëlektrisch-metaalsamenstelling, het mogelijk zou zijn om de praktische resultaten van de transformatieoptica te bereiken,“ zeggen Xiang Zhang, die dit onderzoek leidde. „Onze plasmonicstechniek van de GRIJNS verstrekt een praktische manier om licht te verpletteren bij zeer kleine schalen en efficiënte functionele plasmonic apparaten te produceren.“

Zhang, een belangrijkste onderzoeker met de Afdeling van de Wetenschappen van de Materialen van het Laboratorium van Berkeley en de directeur van het Centrum van de Wetenschap en van de Techniek van de nano-Schaal van UC Berkeley (SINAM), zijn de overeenkomstige auteur die van een document in de Nanotechnologie van de dagboekAard, dit met een adellijke titel werk, „Lenzen Plasmonic beschrijven Luneburg en Eaton.“ De co-Creatie het document was Valentijnskaart Thomas Zentgraf, Yongmin Liu, Maiken Mikkelsen en Jason.

Plasmonics van de GRIJNS combineert methodologieën van transformatieoptica en plasmonics, twee toenemende nieuwe gebieden van wetenschap die konden hervormen wat wij met licht kunnen doen. In transformatieoptica, de fysieke ruimte waardoor de lichte reizen scheefgetrokken is om de baan te controleren van het licht, gelijkend op de manier waarin de kosmische ruimte door een massief voorwerp onder de relativiteitstheorie van Einstein wordt scheefgetrokken. In plasmonics, is het licht beperkt in afmetingen kleiner dan de golflengte van fotonen in vrije ruimte, die het mogelijk maken om de verschillende lengte-schalen aan te passen verbonden aan photonics en elektronika in één enkel nanoscaleapparaat.

„Het Toepassen van transformatieoptica op plasmonics staat voor nauwkeurige controle van sterk beperkte lichte golven in de context van tweedimensionale optica toe,“ Zhang zegt. „Onze techniek is analoog aan de bekende de opticatechniek van de GRIJNS, terwijl de vorige plasmonic technieken door afzonderlijke van de metaaloppervlakte in een metaal-diëlektrische samenstelling te structureren.“ werden gerealiseerd

Als alle plasmonic technologieën, begint plasmonics van de GRIJNS met een elektronische oppervlaktegolf die door de geleidingselektronen op een metaal rolt. Enkel aangezien de energie in een golf van licht in een gekwantiseerde deeltje-als eenheid genoemd een foton wordt gedragen, zodat ook, is plasmonic die energie in een quasi-deeltje genoemd wordt gedragen plasmon. Plasmons zullen met fotonen bij de interface van een metaal en diëlektrisch in wisselwerking staan om nog een ander quasi-deeltje, oppervlakteplasmon te vormen polariton (SPP).

De lenzen Luneburg en Eaton door Zhang worden vervaardigd en zijn medeauteurs gingen met SPPs eerder dan fotonen dat interactie aan. Om deze lenzen te maken, werkten de onderzoekers met een dunne diëlektrische film (een thermplastic geroepen PMMA) bovenop een gouden oppervlakte. Toen het toepassen van grey-scale elektronenstraallithografie, stelden de onderzoekers de diëlektrische film aan een elektronenstraal bloot die in dosering werd gevarieerd (last per eenheidsgebied) aangezien het zich over de oppervlakte van de film bewoog. Dit resulteerde in hoogst gecontroleerde verschillen in filmdikte over de lengte van diëlektrisch die de lokale propagatie van SPPs veranderde. Beurtelings, wordt de „wijzeindex,“ die bepaalt hoe zich snel SPPs zal verspreiden, veranderd zodat de richting van SPPs kan worden beïnvloed.

„Door de topologie van de diëlektrische laag naast de metaaloppervlakte adiabatically te maken, kunnen wij de wijzeindex van SPPs onophoudelijk wijzigen,“ zegt Zentgraf. „Dientengevolge, kunnen wij de stroom van SPPs met een grotere graad van vrijheid in de context van tweedimensionale optica manipuleren.“

Zegt Liu, het „Praktische aspect van het werken slechts met het zuiver diëlektrische materiaal om SPPs om te zetten is een groot verkopend punt voor plasmonics van de GRIJNS. Het Controleren van de fysische eigenschappen van metalen op de nanometer lengte-schaal, die de penetratiediepte van elektromagnetische golven verbonden aan SPPs die zich onder de metaaloppervlakten is uitbreiden, is voorbij het bereik van bestaande nanofabricatietechnieken.“

Voegt Zentgraf toe, „Onze benadering heeft het potentieel om functionele plasmonic elementen met beperkte verliezen met een standaardvervaardigingstechnologie te bereiken die volledig - compatibel systeem met actieve plasmonics.“ is

In het document van de Nanotechnologie van de Aard, zeggen de onderzoekers dat de ondoelmatigheden in plasmonic die apparaten toe te schrijven aan SPPs door zich het verspreiden wordt verloren nog verder zouden kunnen worden verminderd door diverse de aanwinstenmaterialen van SOORTEN, zoals fluorescente kleurstofmolecules, direct in diëlektrisch op te nemen. Dit, zeggen zij, zou leiden tot een verhoogde propagatieafstand die hoogst voor optische en plasmonic apparaten wordt gewenst. Het zou de totstandbrenging van tweedimensionale plasmonic elementen voorbij de lenzen ook moeten toelaten Luneburg en Eaton.

Zegt Mikkelsen, „plasmonics van de GRIJNS kan onmiddellijk op het ontwerp en de productie van diverse plasmonic elementen, zoals golfgeleiders en straalsplitsers worden toegepast, om de prestaties van geïntegreerde plasmonics te verbeteren. Momenteel werken wij aan complexere, transformationele plasmonic apparaten, zoals plasmonic collimators, enige plasmonic elementen met veelvoudige functies, en plasmonic lenzen met verbeterde prestaties.“

Bron: http://www.lbl.gov/

Last Update: 11. January 2012 12:10

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