Układy optyczne w nanoskali
Naświetlanie tajemnic świata kwantowego już teraz prowadzi do tworzenia nowatorskich materiałów i urządzeń. Zsynchronizowane oscylacje gęstości ładunków elektronowych na powierzchniach niektórych nanostruktur metalowych noszą nazwę zlokalizowanych powierzchniowych rezonansów plazmonowych (LSPR). Aktywne urządzenia plazmonowe wykorzystujące chemiczny lub fizyczny sygnał wejściowy do kontrolowania systemu plazmonowego mają ogromny potencjał zastosowań w układach optycznych w nanoskali, w tym w zaawansowanych bioczujnikach. Jeśli sygnałem wejściowym jest pole magnetyczne, całość nazywa się układem magnetoplazmonowym. Celem finansowanego ze środków UE projektu IPMAGNA ("Imaging the plasmonic activity of magnetic nanostructures") było wykorzystanie technik mikroskopii z sondą lokalną do zbadania rezonansów LSPR w nanostrukturach wykazujących właściwości magnetooptyczne. Aby tego dokonać, naukowcy oświetlali materiały o nanostrukturze w celu indukowania rezonansów LSPR, a następnie podczas naświetlenia dokonywali pomiarów mikroskopem sił magnetycznych w celu wykrywania składowych magnetycznych dystrybucji polowej rezonansów. Dla potrzeb pomiarów mikroskopii sił magnetycznych badacze zmodyfikowali końcówkę sondy komercyjnego mikroskopu sił atomowych, nanosząc na nią powłokę metalową umożliwiającą pomiary magnetyczne. Opracowano techniki nanoprodukcji umożliwiające tworzenie nanodysków i nanootworów w cienkich błonach. Ponadto udało się dostroić długość fali (częstotliwość) rezonansów LSPR do długości fali lasera używanego w mikroskopie sił magnetycznych do sprawdzania składu i rozmiarów nanostruktur. Następnym krokiem była optymalizacja techniki wykrywania z użyciem mikroskopu sił magnetycznych, polegająca na minimalizacji interferencji między laserem pobudzającym a wykrywającym oraz zwiększeniu proporcji sygnału do szumu. Naukowcy zastosowali też nowy tryb wykrywania, umożliwiający zwiększenie rozdzielczości bocznej o 20% przy odległości między końcówką a próbką wynoszącej zaledwie dwa nanometry. Choć badacze nie wykryli jednoznacznej sygnatury magnetycznej związanej z rezonansami LSPR, uzyskane wyniki sugerują, że zwiększenie mocy lasera powinno rozwiązać ten problem. Opracowane przez zespół nowatorskie techniki wykrywania magnetycznego powinny znaleźć bezpośrednie zastosowanie zarówno w badaniach akademickich, jak i przemyśle, gdzie mikroskopia sił magnetycznych jest powszechnie używaną techniką sprawdzania magnetycznych nośników pamięci masowej.
