A Técnica de Plasmonics SORRIR FORÇADAMENTE Fornece a Maneira Prática Distribuindo a Luz a Nível de Nanoscale

Published on January 25, 2011 at 6:17 AM

Disseram que poderia ser feita e a têm feito agora. O Que é mais, fê-lo com um sorriso.

Uma equipe dos pesquisadores com o Ministério de E.U. (DOE) do Laboratório Nacional do Lawrence Berkeley da Energia (Laboratório de Berkeley) e do University Of California, Berkeley, realizou a primeira demonstração experimental SORRIR FORÇADAMENTE - para o deslocamento predeterminado do inclinação - plasmonics, uma tecnologia híbrida que abrisse a porta a uma vasta gama de sistema ótico exótico, incluindo os computadores muito rápidos baseados na luz um pouco do que sinais eletrônicos, os microscópios ópticos ultra-poderosos capazes de resolver moléculas do ADN com luz visível, e “invisibilidade” quecloaking dispositivos.

À Esquerda é uma micrografia de elétron da exploração de uma lente plasmonic de Luneburg em um filme do ouro. À Direita, a imagem lactente da fluorescência mostra a intensidade do SPPs propagado pela lente de Luneburg (círculo pontilhado). As marcas X a posição de lançamento do feixe de elétron e do Z são o sentido em que a propagação do SPPs.

Trabalhando com os compostos que caracterizam um material (não condutor) dieléctrico em uma carcaça do metal, e a litografia de feixe de elétron da “cinzento-escala”, um método padrão na indústria do chip de computador para modelar topografias de superfície 3-D, os pesquisadores fabricaram versões plasmonic altamente eficientes de lentes de Luneburg e de Eaton. Uma lente de Luneburg focaliza a luz de todos os sentidos igualmente bem, e uma lente de Eaton dobra a luz 90 graus de todos os sentidos entrantes.

“Este ano passado, nós usamos simulações computorizadas para demonstrar aquele com somente alterações moderados de um material dieléctrico isotropic em um composto do dielétrico-metal, seria possível conseguir resultados práticos do sistema ótico da transformação,” diz Xiang Zhang, que conduziu esta pesquisa. “Nossa técnica do plasmonics SORRIR FORÇADAMENTE fornece uma maneira prática distribuindo a luz muito em pequenas escalas e produzindo dispositivos plasmonic funcionais eficientes.”

Zhang, um investigador principal com Divisão de Ciências dos Materiais do Laboratório de Berkeley e director da Ciência da Nano-Escala de Uc Berkeley e o Centro da Engenharia (SINAM), são o autor correspondente de um papel na Nanotecnologia da Natureza do jornal, descrevendo este trabalho intitulado, “Plasmonic Luneburg e Lentes de Eaton.” Co-Sendo o autor do papel eram Thomas Zentgraf, Yongmin Liu, Maiken Mikkelsen e Valentim de Jason.

O plasmonics SORRIR FORÇADAMENTE combina metodologias dos sistemas óticos da transformação e do plasmonics, dois campos novos de aumentação da ciência que poderiam revolucionar o que nós podemos fazer com luz. No sistema ótico da transformação, o espaço físico com que ilumina cursos é entortado para controlar a trajectória da luz, similar à maneira em que o espaço é entortado por um objeto maciço sob a teoria de relatividade de Einstein. No plasmonics, a luz é limitada nas dimensões menores do que o comprimento de onda dos fotão no espaço livre, tornando o possível combinar as comprimento-escalas diferentes associadas com o photonics e a eletrônica em um único dispositivo do nanoscale.

“Aplicar o sistema ótico da transformação ao plasmonics permite o controle preciso de ondas claras fortemente limitadas no contexto do sistema ótico bidimensional,” Zhang diz. “Nossa técnica é análoga à técnica conhecida do sistema ótico SORRIR FORÇADAMENTE, visto que as técnicas plasmonic precedentes foram realizadas pela estruturação discreta da superfície de metal em um composto do metal-dielétrico.”

Como todas as tecnologias plasmonic, o plasmonics SORRIR FORÇADAMENTE começa com uma onda de superfície eletrônica que role através dos elétrons da condução em um metal. Apenas porque a energia em uma onda da luz é dentro levado quantificado partícula-como a unidade chamada um fotão, Assim, também, é a energia plasmonic levou dentro uma quase-partícula chamada um plasmon. Os Plasmons interagirão com os fotão na relação de um metal e um dielétrico a formar contudo uma outra quase-partícula, um polariton de superfície do plasmon (SPP).

As lentes de Luneburg e de Eaton fabricadas por Zhang e por seus co-autores interagiram com o SPPs um pouco do que fotão. Para fazer estas lentes, os pesquisadores trabalharam com um filme dieléctrico fino (um PMMA chamado thermplastic) sobre uma superfície do ouro. Ao aplicar a litografia de feixe de elétron da cinzento-escala, os pesquisadores expor o filme dieléctrico a um feixe de elétron que fosse variado na dosagem (carga pela área de unidade) como se moveu através da superfície do filme. Isto conduziu às diferenças altamente controladas na espessura de filme através do comprimento do dielétrico que alterou a propagação local do SPPs. Por sua vez, do “o deslocamento predeterminado modo,” que determina como rapidamente o SPPs propagará, é alterado de modo que o sentido do SPPs possa ser influenciado.

“Adiabàtica costurando a topologia da camada dieléctrica junto à superfície de metal, nós podemos alterar continuamente o deslocamento predeterminado do modo do SPPs,” diz Zentgraf. “Em conseqüência, nós podemos manipular o fluxo do SPPs com um grau de liberdade maior no contexto do sistema ótico bidimensional.”

Diz Liu, “A praticabilidade do trabalho somente com o material puramente dieléctrico para transformar o SPPs é uma razão de compra grande para o plasmonics SORRIR FORÇADAMENTE. Controlando as propriedades físicas dos metais na comprimento-escala do nanômetro, que está a uma profundidade de penetração de ondas eletromagnéticas associou com o SPPs que estende abaixo das superfícies de metal, é além do alcance das técnicas existentes da nanofabricação.”

Adiciona Zentgraf, “Nossa aproximação tem o potencial conseguir elementos plasmonic funcionais de pequenas perdas com uma tecnologia padrão da fabricação que seja inteiramente - compatível com plasmonics activo.”

No papel da Nanotecnologia da Natureza, os pesquisadores dizem que as incapacidades nos dispositivos plasmonic devido ao SPPs perdido com da dispersão poderiam ser mesmo mais adicionais reduzido incorporando vários materiais do ganho dos SPP, tais como moléculas de tintura fluorescente, directamente no dielétrico. Isto, dizem, conduziriam a uma distância aumentada da propagação que fosse desejada altamente para dispositivos ópticos e plasmonic. Deve igualmente permitir a realização de elementos plasmonic bidimensionais além das lentes de Luneburg e de Eaton.

Diz Mikkelsen, “plasmonics SORRIR FORÇADAMENTE pode imediatamente ser aplicado ao projecto e à produção de vários elementos plasmonic, tais como os medidores de ondas e os divisores de feixe, para melhorar o desempenho do plasmonics integrado. Actualmente nós estamos trabalhando em uns dispositivos plasmonic mais complexos, mais transformacionais, tais como colimadores plasmonic, únicos elementos plasmonic com funções múltiplas, e lentes plasmonic com desempenho aumentado.”

Source: http://www.lbl.gov/

Last Update: 11. January 2012 11:02

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