Золото помогает фокусировать свет в графене

Схематическое изображение процесса численного моделирования поведения золотой микроантенны на поверхности графена. (кликните картинку для увеличения)

Схематическое изображение процесса численного моделирования поведения золотой микроантенны на поверхности графена. (кликните картинку для увеличения)

27.05.2014 (10:28)
Просмотров: 1219
Рейтинг: 2.00
Голосов: 1

Теги:
графен, плазмон-поляритон,
Технология >> Нанотехнология






Ваша оценка
-2 -1 0 1 2
Поверхностные плазмоны-поляритоны – это квазичастицы, представляющие собой своеобразный «гибрид» света и электронов. Простой способ создания и управления поверхностными плазмонами-поляритонами в графене предложила группа исследователей из Испании и Аргентины. Новая техника предполагает использование для этого простых золотых антенн, позволяющих направлять энергию света в материал. В перспективе работа ученых может привести к созданию новых электронных устройств, использующих этот процесс в основе своей работы.

Поверхностные плазмоны-поляритоны представляют собой квазичастицы, в рамках которых «объединяются» колебания фотонов и свободных носителей заряда в материале, например, электронов. Хотя поверхностные плазмоны-поляритоны могут образовываться в металлах, гораздо дальше они могут распространятся в графене, поэтому сразу несколько научных групп по всему миру изучают потенциал графена в роли интерфейса между оптическими и электронными схемами в плазмонных устройствах.

Одним из важнейших преимуществ поверхностных плазмонов-поляритонов является тот факт, что их длина волны много меньше, чем у видимого света. Это означает, что устройства, принцип действия которых основан на этих квазичастицах, могут иметь много меньшие размеры, чем те, что работают с видимым светом. Однако есть и обратная сторона этой «медали»: длина волны плазмона в легированном графене гораздо меньше длины волны падающего фотона той же частоты, что делает импульс поверхностного плазмона-поляритона гораздо больше. Таким образом, для падающего фотона, возбуждающего плазмон в чистом графене, нарушается третий закон Ньютона, требующий, чтобы импульсы сохранялись.

В 2012 году группа исследователей из CIC nanoGUNE и Institute for Photonic Sciences (Испания) одновременно с работавшей независимо группой из США создала и смогла визуализировать поверхностные плазмоны-поляритоны в графене с использованием ближнепольного светового излучения, которое распространяется на очень малые расстояния от источника (но может нести очень большой импульс). С помощью зонда туннельного микроскопа (являющегося одновременно источником затухающего света), расположенного очень близко к графену, исследователи смогли направить гораздо больший импульс в графен. Тот же зонд микроскопа использовался для отображения поверхностных плазмонов-поляритонов и записи интерференционных картин.

Теперь в своей новой работе та же испанская группа вместе с коллегами из Аргентины предложила более простой путь для возбуждения и контроля подобных квазичастиц в графене, который впоследствии может использоваться в различных устройствах. Для этого исследователи покрыли лист графена крошечными золотыми антеннами (полосками около 3 мкм длиной), которые поглощают фотоны определенной частоты и обеспечивают возбуждение поверхностных плазмонов-поляритонов. Исследователи также предложили различные способы манипулирования поверхностными плазмонами-поляритонами. Правда, перед тем, как использовать предложенные методики, ученым предстоит повысить расстояние, которое могут проходить квазичастицы в графене (в настоящее время это расстояние не превышает 1 – 2 мкм).

Коллеги ученых считают, что опубликованная работа является не только значительным научным достижением в сфере контроля поверхностных плазмонов-поляритонов, но и примером эксперимента наивысшей точности, которой они достигли при помощи ближнепольного микроскопа.

Подробные результаты работы опубликованы в журнале Science.

Нравится


Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:



самое популярное


Rambler's Top100