Техника GRIN плазмоники содержит практические пути для маршрутизации свет на наноуровне

Published on January 25, 2011 at 6:17 AM

Они сказали, что может быть сделано, и теперь они сделали это. Более того, они сделали это с улыбкой.

Группа исследователей с Министерством энергетики США (DOE) 'ы Национальной лаборатории Лоренса Беркли (Berkeley Lab) и университета Калифорнии, Беркли, провели первую экспериментальную демонстрацию GRIN - для индекса градиента - плазмоники, гибридная технология , что открывает двери для широкого спектра экзотических оптики, включая сверхбыстрые компьютеры на основе света, а не электронные сигналы, ультра-мощные оптические микроскопы в состоянии решить молекулы ДНК с видимым светом, и "невидимости" ковром-клоакинг устройств.

Слева находится сканирующая электронная микрофотография плазмонных линз Люнебург на золотой пленке. Справа флуоресценции показывает интенсивность ППП размножают Luneburg линзы (пунктирная окружность). X знаки стартовой позиции из электронного пучка и Z является направление, в котором ППП распространяться.

Работа с композитами Благодаря диэлектрика (непроводящих) материал на металлической подложке, и "серого" электронно-лучевой литографии, стандартный метод в индустрии компьютерный чип для структурирования 3-D топографии поверхности, исследователи изготовили высокоэффективных плазмонных версии Люнебург и Eaton линз. Линза фокусирует свет Люнебург со всех сторон одинаково хорошо, и изгибы Eaton линзы свет 90 градусов от всех входящих направлениях.

"В прошлом году мы использовали компьютерное моделирование, чтобы показать, что только умеренные изменения изотропного материала диэлектрика в диэлектрик-металл композитный, можно было бы для достижения практических результатов преобразования оптики", говорит Сян Чжан, возглавивший это исследование. "Наша GRIN плазмоники техника обеспечивает практический путь для маршрутизации свет в очень малых масштабах и производство эффективных функциональных плазмонных устройств".

Чжан, главный исследователь с Материалы Лаборатории Беркли наук отдела и директор нано-наук Калифорнийского университета в Беркли и инженерный центр (SINAM), является соответствующее автор статьи в нанотехнологии журнала Природа, описывая эту работу под названием "плазмонных Люнебург и Eaton Линзы ". Соавторство бумаги были Томас Zentgraf, Yongmin Лю, Maiken Миккельсен и Джейсон Валентайн.

GRIN плазмоники сочетает в себе методологии от трансформации оптики и плазмоники, два ростом новых областей науки, которая может революционизировать то, что мы можем сделать со светом. В преобразовании оптики, физическое пространство, через которое свет проходит это извращенный контролировать траекторию света, похожие на то, как космическое пространство извращенный на массивный объект в теории относительности Эйнштейна. В плазмоники, свет ограничивается размерами меньше длины волны фотонов в свободном пространстве, что делает возможным, чтобы соответствовать разной длины-шкалах, связанных с фотоники и электроники в одной наноразмерные устройства.

"Применяя преобразование оптики плазмоники позволяет точно контролировать сильно ограничены световых волн в рамках двумерной оптика", говорит Чжан. "Наша методика аналогична хорошо известной технологии GRIN оптике, в то время как предыдущие плазмонных методы были реализованы дискретных структурирования поверхности металла в металл-диэлектрик композита."

Как и все плазмонных технологий, GRIN плазмоники начинается с электронных поверхностных волн, который перекатывается через электронов проводимости на металл. Подобно тому, как энергия волны света осуществляется в квантованных частиц, как единица, называемая фотоном, поэтому тоже плазмонных энергии осуществляется в квази-частицы, называемой плазмонов. Плазмонов будут взаимодействовать с фотонами на границе металла и диэлектрика сформировать еще один квази-частицы, поверхностных плазмонов поляритонов (SPP).

Люнебург и Eaton линзы изготовленные Чжан и его соавторов взаимодействовали с ППП, а не фотоны. Чтобы сделать эти линзы, исследователи работали с тонкой пленкой диэлектрика (thermplastic называют ПММА) в верхней части поверхности золота. При применении серого электронно-лучевой литографии, исследователи выявили диэлектрической пленки для электронного пучка, что менялось в дозировке (заряд на единицу площади), как она переехала по поверхности пленки. Это привело к жестким контролем различия в толщине пленки по всей длине, что изменение диэлектрической местного распространения ППП. В свою очередь, "номера моды", который определяет, насколько быстро будет распространяться ППП, меняется таким образом, что направление ППП можно влиять.

"По адиабатически пошив топологии слоя диэлектрика, прилегающей к поверхности металла, мы в состоянии непрерывно изменять режим индекс ППП", говорит Zentgraf. "В результате, мы можем управлять потоком ППП с большей степенью свободы в контексте двумерных оптики".

Говорит Лю, "практичность работает только с чисто диэлектрического материала для преобразования ППП является большая точка продажи для GRIN плазмоники. Контроль физических свойств металлов в нанометровом масштабе длины, которая является глубина проникновения электромагнитных волн, связанных с ППП расширения ниже металлических поверхностей, вне досягаемости существующих методов наноматериалов ".

Добавляет Zentgraf, "Наш подход имеет потенциал для достижения малыми потерями функциональных элементов с плазмонных стандартной технологии изготовления, который полностью совместим с активными плазмоники".

В работе Нанотехнологии природы, исследователи говорят, что неэффективность плазмонных устройств из-за ППП потеряли из-за рассеяния может быть снижена еще больше за счет включения различных получить SPP материалов, таких как флуоресцентные молекулы красителя, непосредственно в диэлектрике. Это, говорят они, приведет к увеличению распространения расстояние, которое крайне желательна для оптических и плазмонных устройств. Это должно также позволить реализацию двумерного плазмонных элементов тяжелее Люнебург и Eaton линз.

Говорит Миккельсен, "GRIN плазмоники могут быть немедленно применены к разработке и производстве различных плазмонных элементов, таких как волноводы и светоделителей, чтобы улучшить производительность встроенной плазмоники. В настоящее время мы работаем над более сложными, трансформационный устройств плазмонных, таких как плазмонных коллиматоры, одного плазмонных элементов с множеством функций, и плазмонных линз с повышенной производительностью. "

Источник: http://www.lbl.gov/

Last Update: 5. October 2011 18:44

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