Skip to main content

Article Category

Wiadomości

Article available in the folowing languages:

Unia finansuje badania nad anteną wychwytującą światło

Naukowcy, których prace są finansowane ze środków unijnych, opracowali antenę, która wychwytuje światło w takim sam sposób, jak urządzenie normalnie wychwytujące sygnały telewizyjne lub radiowe przesyłane drogą powietrzną. Są przekonani, że odkrycie umożliwi opracowanie narzęd...

Naukowcy, których prace są finansowane ze środków unijnych, opracowali antenę, która wychwytuje światło w takim sam sposób, jak urządzenie normalnie wychwytujące sygnały telewizyjne lub radiowe przesyłane drogą powietrzną. Są przekonani, że odkrycie umożliwi opracowanie narzędzi przydatnych w ochronie bezpieczeństwa przemysłowego i wewnętrznego oraz w obronności. Urządzenie, zaprezentowane w czasopiśmie Nature Nanotechnology, stanowi dorobek projektu BIMORE (Optoelektronika molekularna inspirowana biologią), który otrzymał niemal 3 mln EUR ze schematu mobilności sieci badawczo-szkoleniowej Marie Curie Szóstego Programu Ramowego (6PR). Naukowcy pracujący pod kierunkiem fizyka materii skondensowanej, Douga Natelsona, i absolwenta Dana Warda z Uniwersytetu Rice w USA opracowali antenę optyczną zbudowaną z dwóch złotych końcówek oddzielonych luką o nanoskalowych wymiarach - setnej tysięcznej grubości ludzkiego włosa - która wychwytuje światło lasera. Końcówki "chwytają światło i skupiają je w niewielkiej przestrzeni" - wyjaśnia profesor Natelson, co prowadzi do tysiąckrotnego wzrostu natężenia światła w luce. Naukowiec spodziewa się, że odkrycie będzie przydatne w opracowywaniu narzędzi w optyce oraz detekcji chemicznej i biologicznej, nawet w skali jednomolekułowej, co może mieć znaczenie dla bezpieczeństwa przemysłowego, obronności i bezpieczeństwa wewnętrznego. "Można nie zdawać sobie sprawy z faktu, że antena samochodowa jest zbudowana z atomów. Ona po prostu działa" - mówi profesor Natelson. "Ale kiedy malutkie, metalowe części znajdują się bardzo blisko siebie, to należy zadbać o każdy szczegół. Pola będą obszerne, sytuacja skomplikuje się, a ograniczenia są naprawdę spore." Podkreśla, że jego zespół odkrył, iż kluczowym w pomiarze wzmocnienia światła jest pomiar prądu elektrycznego przepływającego między złotymi końcówkami. "Umieszczenie nanokońcówek tak blisko siebie umożliwia ładunkowi przepływ przez tunel kwantowy, gdyż elektrony są przepychane z jednej strony na drugą" - jak informują naukowcy. Następnie zdołali wymusić ruch elektronów popychając je niskimi częstotliwościami za pomocą napięcia w ściśle kontrolowany i mierzony sposób, a następnie wywołać ich przepływ za pomocą światła laserowego, które popycha ładunek bardzo wysoką częstotliwością światła. "Możliwość porównania dwóch procesów wyznaczyło standard, na podstawie którego można było określić wzmocnienie światła" - mówi profesor Natelson. Zauważył, że wzmocnienie jest "efektem plazmonicznym" - plazmony, które można wzbudzać światłem, są oscylującymi elektronami w metalowych strukturach, zachowującymi się jak zmarszczki na tafli sadzawki. "Mamy metalową strukturę, kierujemy na nią światło, a ono powoduje chlupotanie elektronów w tej metalowej strukturze" - wyjaśnia. "Elektrony w metalu można postrzegać jak nieściśliwy płyn podobny do wody w wannie. A kiedy doprowadzimy je do chlupotania, tworzą się pola elektryczne." Profesor wyjaśnia, że "na powierzchni metalu pola te mogą stawać się bardzo duże - znacznie większe od tych powstających z pierwotnego promieniowania". Stwierdza jednak, że trudno było zmierzyć ich wielkość. "Nie wiedzieliśmy, jak bardzo dwie strony kołyszą się w górę i w dół - a to właśnie nas interesuje" - powiedział, dodając że dzięki równoległemu pomiarowi prądów o małej częstotliwości wywołanych elektrycznie oraz dużej częstotliwości wywoływanych optycznie pomiędzy końcówkami, "możemy wyobrazić sobie napięcie przemykające ze świstem tam i z powrotem przy naprawdę wielkich częstotliwościach charakterystycznych dla światła". Naukowiec zauważył, że zespół badał te wzmocnione pola, ponieważ wiele można zrobić za pomocą czujników i optyki bezwarstwowej. "Wszystko, co daje pojęcie o tym, co dzieje się w tych malutkich skalach jest bardzo użyteczne" - stwierdził. Swój wkład w badania wnieśli również naukowcy z Instytutu Technologii w Karlsruhe, Niemcy, i Autonomicznego Uniwersytetu w Madrycie, Hiszpania.

Kraje

Niemcy, Hiszpania, Stany Zjednoczone