Nanoantenna separa a luz de cores diferentes
Pesquisadores na Suécia ter inventado uma pequena antena que pode direcionar a luz vermelha e azul em direções opostas. O dispositivo vem como uma surpresa porque ele depende de estruturas que são menores que o comprimento de onda da luz visível - e, portanto, não são normalmente esperado para manipular a luz dessa maneira. O trabalho pode levar a aplicações em sensoriamento óptico e ajudar a desenvolver direcional de fóton único fontes.
Ser capaz de manipular ondas eletromagnéticas utilizando dispositivos metálicos que são muito menores do que os seus comprimentos de onda é tecnologicamente importante. Por exemplo, estamos todos familiarizados com as ondas de rádio que têm comprimentos de onda da ordem de metros, sendo recebido por um pequeno rádio portátil usando uma antena de metal. Este conceito também trabalha na parte óptica do espectro eletromagnético se as antenas são reduzidos a dimensões nanométricas.
Similar antenas ópticas que trabalham em luz será uma ferramenta importante para o desenvolvimento de aplicações nanofotônica no futuro. Esses dispositivos possuem modos plasmonic - oscilações coletivas dos elétrons do metal da condução - que pode ser sintonizado em ressonância com as transições eletrônicas na próxima light-emitting moléculas. É destes modos plasmonic que aumentam o acoplamento entre a luz emitida pelas moléculas e da antena.
Nanopartículas de ouro e prata
Este novo dispositivo, desenvolvido pela equipe do Mikael Kall na Chalmers University, é um nanoantenna bimetálico consiste em duas nanopartículas (ouro e prata) colocou cerca de 20 nm para além de uma superfície de vidro. Que a antena contém duas partículas de metal diferente é a primeira vez - e é esta dupla que permite que o dispositivo dispersão de luz de cores diferentes em direções opostas, embora seja menor do que o comprimento de onda da luz visível em si.
Chave para seu sucesso são os deslocamentos de fase óptica que ocorrem dentro do dispositivo, explica o membro da equipa Timur Shegai. "A razão é que as nanopartículas de ouro e prata têm diferentes propriedades ópticas e, em particular, ressonâncias diferentes plasmon. Isto significa que os elétrons livres no nanopartículas oscilam fortemente em ritmo com a freqüência da luz aplicada ao dispositivo."
A luz vermelha tem uma freqüência mesmo entre as ressonâncias plasmon de ouro e prata. Isto significa que as nanopartículas oscilam fora de fase um com o outro - o que leva à luz que está sendo dirigida para a partícula de ouro. Quando a luz azul é usado, a situação inverte ea luz é dirigida para a partícula de prata.
Conceito universal
"O truque em nosso trabalho é o built-in material de assimetria que ajuda a gerar um comprimento de onda dependente da mudança de fase óptica entre os elementos da antena," Shegai diz. "Esta assimetria conceito é universal e funciona não apenas para as nanopartículas de ouro e prata, mas qualquer par de nanopartículas nanometallic que suporta ressonâncias plasmon".
Por exemplo, um dispositivo que contém um par de nanopartículas de cobre e alumínio funcionaria da mesma forma, acrescenta. Além disso, os elementos da antena pode ser combinado não apenas em 2D, como demonstrado neste trabalho, mas também em 3D. A forma dos elementos não é importante, pois as hastes, esferas, triângulos, prismas, fios ou qualquer outro par em forma de objetos nanofabricated exibem o mesmo comportamento, de acordo com os pesquisadores.
"Nanoplasmonics é um campo de pesquisa em rápido crescimento e envolve o controle como se comporta a luz visível na nanoescala utilizando uma variedade de nanoestruturas metálicas", afirma Kall."Os cientistas têm agora um novo parâmetro -. Assimétrica composição do material para explorar e controlar a luz"
Sensores químicos
As aplicações potenciais incluem altamente sensíveis sensores ópticos. "[Química] espécies de absorção em qualquer um dos elementos de antena pode modular como o nanoantenna direciona a luz e, assim, permitir o rastreamento dessas entidades", sugere Shegai. "Biomoléculas Único pode até ser detectado, o que seria útil no diagnóstico precoce da doença, por exemplo."
De fóton único fontes, tais como pontos quânticos, ou moléculas de corante, pode ser acoplado ao nanoantenna, bem como, acrescenta Kall. "Esta é uma aplicação mais clássica antena tipo -. No sentido de que ele é semelhante a de rádio-freqüência antenas de TV de alta diretividade do assim chamado tipo Yagi-Uda Estas antenas direcionais poderia trabalhar tanto em transmissão e modos de recepção ao ser subwavelength de tamanho. "
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