Web-Based Toolkit Imaging para Estudo Campos plasmônicos em dispositivos em nanoescala

Published on February 5, 2011 at 6:00 AM

No típico dispositivos plasmonic, ondas eletromagnéticas multidão em estruturas de metal minúsculo, concentrando energia em dimensões nanométricas.

Devido ao acoplamento da eletrônica e fotônica nestas nanoestruturas metálicas, dispositivos plasmonic poderia ser aproveitada para a alta velocidade de transmissão de dados ou matrizes detector ultra-rápida. No entanto, estudando campos plasmonic em dispositivos em nanoescala apresenta um obstáculo real para os cientistas, como o exame dessas estruturas inerentemente altera o seu comportamento.

Por imagens de fluorescência de ouro dentro de um dispositivo em forma de gravata borboleta plasmonic, pesquisadores de Berkeley Lab recolhidos a posição de modos plasmonic apenas alguns nanômetros de distância.

"Se você usa um laser ou uma lâmpada, o comprimento de onda da luz ainda é muito grande para estudar campos plasmonic em nanoestruturas. Além do mais, a maioria das ferramentas usadas para estudar os campos plasmonic irá alterar o campo de distribuição de comportamento muito esperamos entender ", diz Jim Schuck, um cientista da equipe com o Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) que trabalha na Imagem e Manipulação de Nanoestruturas Facilidade na Fundição Molecular.

Microscopia de luz desempenha um papel fundamental no repertório de um cientista: a técnica é fácil de usar e não causar danos a um circuito cuidadosamente eletrônico ou amostra biológica delicada. No entanto, um objeto típico em nanoescala de interesse, tais como uma fita de DNA ou um quantum dot-está bem abaixo do comprimento de onda da luz visível em tamanho, o que significa a capacidade de distinguir um objeto, de outro quando estão espaçados está perdido. Os cientistas estão agora desafiando esse limite usando 'localização' técnicas, que contam o número de fótons emanados de um objeto para ajudar a determinar sua posição.

Em trabalhos anteriores, Schuck e colegas na Fundição Molecular, um Departamento de Energia dos EUA (DOE) Centros de Pesquisa em nanoescala Ciência, projetado em forma de gravata borboleta plasmonic dispositivos projetados para capturar, filtrar e direcionar a luz em escala nanométrica. Estes dispositivos nano cor-sorter serviu como antenas para o foco e tipo de luz em pequenos espaços a um conjunto desejado de cores ou energias-crucial para filtros e outros detectores.

Neste último avanço, Schuck e sua Berkeley Lab equipe usou seu conceito de imagem inovadora para visualizar campos plasmonic a partir destes dispositivos com resolução nanométrica. Por imagens de fluorescência de ouro dentro do bowtie e maximizando o número de fótons coletados a partir de seus dispositivos bowtie, a equipe foi capaz de recolher a posição de plasmonic modos de oscilações de encargos que resultam em óptica ressonância apenas alguns nanômetros de distância.

"Nós quisemos saber se havia uma maneira de usar a luz já está presente no nosso Gravatinhas localizada fótons a sonda estes campos e servem como um repórter", diz Schuck. "Nossa técnica também é sensível a imperfeições do sistema, tais como pequenas falhas estruturais ou efeitos tamanho, sugerindo que poderia usar esta técnica para medir o desempenho dos dispositivos plasmonic em ambas as pesquisas e as configurações de desenvolvimento."

Em paralelo com achados experimentais Schuck, Jeff Neaton, diretor da Fundição Molecular 's Teoria da Facilidade Materiais Nanoestruturados e McLeod Alex, um estudante de graduação que trabalham na Fundição, desenvolveu um kit de ferramentas web-based, projetado para calcular imagens de dispositivos plasmonic com abertas -source software desenvolvido no Massachusetts Institute of Technology. Para este estudo, os pesquisadores simularam ajustar a estrutura de uma antena bowtie dobrar até alguns nanômetros de estudar como alterar o tamanho ea simetria de uma antena plasmonic afeta suas propriedades ópticas.

"Ao mudar a sua estrutura por apenas alguns nanômetros, podemos focalizar a luz em diferentes posições dentro do bowtie com certeza notável e previsibilidade", disse McLeod. "Este trabalho demonstra que esses ressoam nanoantenas ópticas com luz, assim como nossas simulações prever."

Útil para pesquisadores que estudam as estruturas plasmonic e fotônica, este kit estará disponível para download no nanoHub, um recurso computacional para a nanociência ea tecnologia criada através da rede da National Science Foundation para a nanotecnologia computacional.

"Esse trabalho realmente exemplifica o que de melhor a Fundição Molecular é aproximadamente," disse Neaton, que também é Vice-Diretor Interino da Divisão de Berkeley Lab de Ciências dos Materiais. "Três instalações separadas-Imaging Foundry, Nanofabricação e Teoria colaboraram em um avanço significativo na nossa compreensão de como a luz visível podem ser localizados, manipulados e visualizados em nanoescala."

Um artigo que apresenta esta pesquisa intitulado "Non-perturbativos visualização de distribuições de campo em nanoescala plasmonic via microscopia de localização de fótons", aparece na Physical Review Letters e está disponível para assinantes online. Co-autor do papel com Schuck, McLeod e Neaton foram Alexander Weber-Bargioni, Zhaoyu Zhang, Scott Dhuey, Bruce Harteneck e Stefano Cabrini.

Partes deste trabalho na Fundição Molecular foram apoiados pelo escritório da CORÇA da ciência. Suporte para este trabalho também foi fornecido pelo National Science Foundation através da Rede de Nanotecnologia Computacional.

The Foundry Molecular é um dos cinco Centros DOE Nanociência Research (NSRCs), as instalações do usuário nacional para a pesquisa interdisciplinar na nanoescala, apoiado pelo escritório da CORÇA da ciência. Juntos, os NSRCs compreende um conjunto de instalações complementares que fornecer aos pesquisadores state-of-the-art capacidades para fabricar, transformar, caracterização e modelo de materiais à escala nanométrica, e constituem o maior investimento em infra-estrutura da Iniciativa Nacional de Nanotecnologia. O NSRCs estão localizados em Argonne da CORÇA, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge e Sandia e Los Alamos National Laboratories.

Fonte: http://www.lbl.gov/

Last Update: 6. October 2011 02:01

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