Нанокластеры позволяют магнитные плазмонные волноводы за пределами дифракционного предела

Фокусировка света на наномасштабе

Конвенционная оптика ограничивает наименьший фокус примерно половиной длины волны света. Недавние достижения в наноплазмонике разрушили этот барьер, связывая свет с поверхностными плазмонными резонансами в инженерированных металлических наноструктурах, позволяя субдлиноволновое конфинмент и манипуляцию оптическими полями.

Плазмонные волноводы

Поверхностные плазмоны возникают, когда проводимые электроны в металле осциллируют когерентно вдоль его поверхности. Когда эти осцилляции следуют круговому пути, они генерируют магнитные плазмоны — аналогичные магнитным диполям — которые могут распространяться с минимальными потерями. Магнитные плазмонные волноводы превосходят в миниатюризации электронные аналоги и позволяют направлять свет далеко за дифракционным пределом.

Сплавленные гептамерные волноводы

Исследователи Райсовского университета фabриковали магнитные плазмонные волноводы из сплавленных гептамеров — искусственных кольцеподобных молекул, содержащих циркулирующие токи при освещении при 1500 нм. Каждая пара гептамеров разделяет два золотых наночастицы, образуя надежную интермолекулярную связь, облегчающую эффективный перенос тока и поддерживая микрон-масштабное распространение вдоль конъюгированной цепи.

Волноводные сети

Строя на платформе сплавленных гептамеров, команда продемонстрировала сложные маршрутизирующие устройства: стурман, изгибающий плазмонные сигналы через большие углы, и Y-распределитель, делящий и рекомбинирующий плазмонные волны. Y-распределитель может также действовать как интерферометрический переключатель, позволяя вкл/выкл контроль плазмонного распространения.

Применения

Эти наноструктуры дают черновик для фотонных компонентов следующего поколения, обещая низкопотерьный энергоперенос, высокоплотное хранение данных и усиленную ближне-полевую микроскопию. Адаптированные металлические наноструктуры также могут проложить путь к компактным оптоэлектронным устройствам, работающим на наномасштабе.