Nanocluster zum Leiten magnetischer Plasmonen

Licht im Nanobereich fokussieren
Normalerweise kann Licht nicht auf einen Punkt fokussiert werden, der kleiner als die Beugungsgrenze ist, die der halben Wellenlänge entspricht. In den letzten Jahren ist Forschern jedoch dieser Weg gelungen, indem sie an plasmonische Nanostrukturen gekoppelt wurden, in denen leitfähige Elektronen kollektiv an der Oberfläche von Metallen schwingen können, sogenannte Oberflächenpartikelplasmonen. Das Phänomen wird im Rahmen eines Faches namens „Nanoplasmonik“ untersucht, das auf maßgeschneiderten metallischen Nanostrukturen basiert.
Plasmonische Wellenleiter
Elektronenplasmonen entstehen, wenn Elektronen hin und her schwingen (wie ein Elektronendipol), während magnetische Plasmonen entstehen, wenn Elektronen kreisförmig schwingen (wie ein magnetischer Dipol).
Magnetische plasmonische Wellenleiternetzwerke sind hinsichtlich ihrer geringen Größe besser als elektronische und ihren photonischen Gegenstücken überlegen, da sie Licht auf Wellenlängen fokussieren können, die deutlich unterhalb der sogenannten Beugungsgrenze liegen.
Forscher am Die Rice University hat magnetische, auf Plasmonen basierende Wellenleiter hergestellt, die aus „verschmolzenen“ organischen Molekülen bestehen, die als Heptamere bezeichnet werden. Magnetische Plasmonen konnten sich entlang einer konjugierten Kette von Heptameren über Entfernungen von mehreren Mikrometern ausbreiten. Die Heptamere sind künstliche Moleküle, die aus ringähnlichen Komponenten bestehen und einzigartige Ringströme erzeugen, die um die Strukturen zirkulieren, wenn sie mit Licht eines Lasers mit 1500 nm beleuchtet werden. Die verschmolzenen Heptamere teilen sich zwei Goldnanopartikel, die als gegenseitige Verbindung für einen effizienten Stromaustausch zwischen den beiden benachbarten Heptameren fungieren,
Wellenleitnetzwerke
Forscher zeigten, dass die fusionierten Heptamere als Bausteine ​​für magnetische plasmonische Wellenleiternetzwerke verwendet werden können und stellten ein Steuergerät her, das Plasmonen um Kurven mit großen Winkeln und einen Y-Splitter lenken kann, der Plasmonen entlang zweier separater optischer Wege. Der Y-Splitter kann auch als interferometrisches Gerät fungieren, um die Plasmonenausbreitung ein- und auszuschalten.
Anwendungen
Die Strukturen könnten als Blaupause für eine neue Generation von nanoskaligen photonischen Geräten dienen, die in Bereichen wie verlustarmer Energietransport, Datenspeicherung und Nahfeldmikroskopie Anwendung finden könnten. Auch maßgeschneiderte metallische Nanostrukturen können für die Herstellung winziger optoelektronischer Geräte hergestellt werden.