ХЬЮСТОН, 14 сентября 2005 г. - Новое исследование Университета Райса продемонстрировало важную аналогию между электроникой и оптикой, которая позволит эффективно связывать световые волны с наноразмерными структурами и устройствами.
Исследование доступно онлайн в журнале Nano Letters и появится в следующем печатном издании.
«Мы обнаружили универсальную взаимосвязь между поведением света и электронов», - сказал соавтор исследования Питер Нордландер, профессор физики и астрономии, электротехники и вычислительной техники.«Мы считаем, что эти отношения можно использовать для создания наноантенн, которые преобразуют свет в широкополосные электрические сигналы, способные передавать примерно в 1 миллион раз больше данных, чем существующие межсоединения».
И свет, и электроны обладают сходными свойствами, иногда ведя себя как волны, а иногда как частицы. Многие интересные явления в твердом теле, такие как рассеяние атомов на поверхностях и поведение квантовых устройств, могут быть поняты как волнообразные электроны, взаимодействующие с дискретными, локализованными электронами. Исследователи Ricer обнаружили и продемонстрировали простую геометрию, в которой свет ведет себя точно так же, как электроны в этих системах.
В последние годы наблюдается повышенный интерес к разработке способов направления и управления светом в размерах, намного меньших, чем оптические длины волн. Такие металлы, как золото и серебро, обладают идеальными свойствами для выполнения этой задачи. Специальные типы светоподобных волн, называемые плазмонами, могут передаваться по поверхности металлов почти так же, как свет в обычных оптических волокнах.
Когда маленькие металлические наночастицы помещаются на металлическую пленку, они ведут себя как крошечные антенны, которые могут передавать или принимать свет; было обнаружено, что именно это поведение имитирует поведение электронов. До сих пор связь световых волн в протяженные наноструктуры была плохо изучена.
Исследование Нордландера проводилось под эгидой Лаборатории Райс по нанофотонике (LANP), междисциплинарной группы, которая изучает взаимодействие света с наноразмерными частицами и структурами. Исследование было проведено в соавторстве с директором LANP Наоми Халас, профессором электротехники и вычислительной техники Стэнли С. Мура и профессором химии. Полученные результаты основаны на относительно новой области исследований под названием плазмоника, которая является основным направлением исследований LANP.
В последнем исследовании аспирант Халаса Найин Лвин поместила крошечную золотую сферу диаметром около 50 нанометров всего в нескольких нанометрах от тонкой золотой пленки. Когда свет возбуждал плазмон в наносфере, этот плазмон преобразовывался в плазмонную волну на пленке для определенных толщин пленки.
Эксперименты подтвердили теоретическую работу аспиранта Нордландера Фей Ле, которая показала, что взаимодействия между поверхностными плазмонами тонкой пленки и плазмонами близлежащих наночастиц эквивалентны «стандартной проблеме примесей», хорошо охарактеризованному явлению, которое конденсирует материю. физики изучают более четырех десятилетий.
Другими соавторами статьи являются аспирантка Халаса Дженнифер Стил, ныне профессор Университета Тринити, и бывший приглашенный профессор Texas Instruments Микаэль Кэлл из Технологического университета Чалмерса в Гётеборге, Швеция.
Исследование финансировалось Исследовательским управлением армии, Управлением научных исследований ВВС, Фондом Уэлча, Национальным научным фондом, НАСА и TexasInstruments.