Наноантенны можуть функціонувати як джерела тепла в масштабах декількох нанометрів, що забезпечують зміна оптичного відгуку поверхні, на якій вони розташовуються

Дослідники з Іспанії і Великобританії показали, що наноантенны (пристрої, основне завдання яких – накопичувати і фокусувати світло) можуть функціонувати як джерела тепла в масштабах декількох нанометрів, що забезпечують зміна оптичного відгуку поверхні, на якій вони розташовуються. Нелінійний відгук, з’являється в таких системах, може бути використаний для створення поліпшених оптичних перемикачів.


Рис. 1. Зображення оптичних наноантенн,
отримані за допомогою оптичного мікроскопа
і скануючого тунельного мікроскопа.

Ідея антен, використовуваних для прийому сигналів, що передаються за допомогою електромагнітних хвиль радіочастоти, досить активно останнім часом застосовується і в інших областях електромагнітного спектру. Особливо велику увагу приваблює перспектива створення антен оптичного випромінювання, в тому числі і видимого діапазону, що стало можливо завдяки розвитку методик формування об’єктів наномасштаба (адже довжина хвилі для ефективної роботи повинна бути порівнянна з довжиною хвилі цікавить випромінювання). Але окрім звичайної фокусування світла, оптичні антени можуть використовуватися для контролю взаємодії світла з поверхнею; вони могли б стати відмінним інструментом для розвитку нанофотонних пристроїв майбутнього.

Робота наноантенн для оптичного випромінювання заснована на плазмонных модах, які можуть бути «налаштовані» резонанс з частотами існуючих в навколишньому речовині молекулярних переходів. Подібні моди підвищують «спаренность» між фотонами, що випускаються навколишнім речовиною, і тими, що випускає антена.

Новий гібридний пристрій, запропоноване спільною групою вчених з University of Southampton (Великобританія) і Donostia International Physics Center (Іспанія), працює завдяки взаємодії між наноантенной із золота та прозорою плівкою оксиду іридію з домішкою олова (indium tin oxide, ITO), на якій закріплена наноструктура. Така антена ефективно накопичує енергію лазерного імпульсу, яка потім швидко перетворюється в тепло (час перетворення – порядку декількох пікосекунд) і передається речовині за допомогою швидких електронів. Такий перехід вельми ефективний завдяки гарній провідності між антеною та поверхнею.

Тепло, що передається навколишньому антену речовини, змінює оптичний відгук за рахунок зміни щільності вільних зарядів у плівці з оксиду іридію з домішкою олова. Подібні зміни впливають на «резонансну» частоту антени, і масштаб цього впливу вчені можуть виміряти на своїх експериментах.

Нові пристрої можуть використовуватися в створенні нових типів інтегрованих оптичних ланцюгів, зокрема, там, де необхідний оптичний аналог звичайних наноелектронних транзисторів для обробки потоку інформації. Ще одне можливе застосування – активний контроль нелінійних оптичних процесів і досліджень на базі Рамановского розсіювання (Raman scattering, SERS).

В рамках подальших досліджень команда шукає можливості електрично контролювати розроблені пристрої. Якщо подібна техніка буде знайдена, вона допоможе забезпечити свого роду «міст» між електронної та оптичної функціональністю в рамках одного чіпа.

Детальні результати роботи були опубліковані в журналі Nano Letters.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *