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Des circuits optiques à la nanoéchelle

Des chercheurs ont développé de nouvelles techniques pour détecter des ondes synchronisées de densité de charge électronique dans les matériaux nanostructurés. La technologie devrait accélérer le développement de nouveaux dispositifs magnéto-optiques.
Des circuits optiques à la nanoéchelle
La lumière faite sur les mystères du monde quantique permet déjà de développer de nouveaux matériaux et appareils. Les oscillations synchronisées de la densité de charge électronique aux interfaces de certaines nanostructures métalliques sont appelées résonances de plasmons de surface localisées (RPSL).

Les dispositifs plasmoniques actifs qui utilisent une entrée chimique ou physique pour contrôler un système plasmonique présentent un grand potentiel en termes d'utilisation dans les circuits optiques à la nano-échelle, notamment pour les biocapteurs avancés. Si cette entrée est un champ magnétique, le résultat est un système magnétoplasmonique.

Le projet IPMAGNA («Imaging the plasmonic activity of magnetic nanostructures») a été conçu pour étudier les RPSL à l'aide de techniques de microscopie par sondage local dans des nanostructures présentant des propriétés magnéto-optiques (MO). Pour cela, les chercheurs ont cherché à illuminer les matériaux nanostructurés pour induire des RPSL et utiliser ensuite des mesures de microscopie à force magnétique (MFM) pendant l'illumination pour détecter les composants magnétiques de leur répartition de champ (détection par MFM à l'illumination).

Les chercheurs ont modifié une sonde de microscope à force atomique (MFA) du commerce avec un revêtement en métal à utiliser dans les mesures de MFM. Ils ont développé des techniques de nanofabrication pour créer des nanodisques et des nanotrous dans des films minces. De plus, ils ont réussi à régler la longueur d'ondes des RPSL (leur fréquence d'oscillation) sur la longueur d'ondes du laser utilisé pour la MFM en contrôlant la composition et les dimensions des nanostructures. L'optimisation de la technique de détection de MFM a été suivie de la minimisation des interférences laser entre le laser d'excitation et le laser de détection, ainsi que par l'augmentation du rapport signal-bruit. Enfin, les scientifiques ont utilisé un nouveau mode de détection permettant une augmentation de 20% de la résolution latérale et une distance sonde-échantillon de seulement 2 nanomètres.

Même si les chercheurs n'ont pas détecté de signature magnétique fiable associée aux RPSL, les preuves suggèrent qu'une puissance laser supérieure devrait permettre de surmonter les problèmes inhérents. En attendant, les nouvelles techniques de détection magnétique développées par l'équipe devraient trouver une utilisation immédiate à la fois en recherche universitaire et dans l'industrie, où la MFM est une technique commune employée pour évaluer les supports de stockage magnétiques.

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