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可调节纳米天线能改变光性质

--为开发新型等离子光机系统铺平了道路

来源:科技日报:20140724

 

http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/images/2014-07/24/02/dyb4789_b.jpg

柱基金领结纳米粒子阵列,在电磁力的作用下产生可调节的运动。

 

    科技日报讯 最近,美国伊利诺斯大学厄本那香槟分校一个研究小组开发出一种新奇的可调节纳米天线,利用电子扫描显微镜操控的等离子场增强产生机械运动,改变纳米天线间隙,使之重新排列组合。这也为将来开发新型等离子光机系统铺平了道路。相关论文发表在最近的《自然·通讯》上。

    等离子纳米天线具有纳米纹理的表面,能在深亚波长范围约束和增强电场,正在显出越来越多的优势。负责该研究的机械科学与工程副教授基曼尼·图森特说:纳米纹理表面就像一种预编程序,入射光与表面相互作用后,光的性质就会发生改变。我们的方法是用已制作好的纳米阵列结构,在电子扫描显微镜下对阵列进行调整,实现对等离子光学性质进一步重组。因此人们能在制作好之后而不是之前,决定所需的纳米结构来改变光。

    据物理学家组织网近日报道,研究人员开发的纳米天线称为柱-领结纳米天线(p-BNA)阵列模板,每根直径约250纳米,用金制作成领结状柱块,领结下垫有500纳米高的玻璃柱。单个p-BNA间隙大小可调节缩小约5纳米(比用目前传统的电子束平印技术所能达到的要小4倍)。

    实验显示,标准扫描电子显微镜(SEM)发出的一个电子束,可以让单根或多根p-BNA子阵列以60纳米/秒的速度变形。论文第一作者、该校电力与计算机工程博士布莱恩·洛克斯沃西说:我们观察到,在电子的激发下,等离子模推动纳米天线出现了明显变形,这在金粒子之间造成了纳牛(10的负9次方牛)级别的受力差异。研究小组认为,p-BNA柱高度与厚度比例为4.2,相对较高,再加上周围有大量的热,这让它们能服从电子束引起的纳牛级别的微小力差而产生运动。

    研究人员指出,本研究的重要性有三方面:一是纳米天线的光(等离子)反应调节深入到单根天线水平;二是在传感和纳米粒子操控方面,能带来具有唯一空间定位地址的纳米光子设备;三是为研究机械、电磁和热力现象提供了一个纳米级别的平台。

    “我们的制造过程是一种创新性的方法。研究小组的阿布多·布雅说,在扫描电子显微镜(SEM)下制造等离子纳米天线结构,克服了传统平版印刷技术的近似缺陷,能可控地将纳米天线间隙减小5纳米。这种新的制造技术,也为其他众多领域的研究开辟了新途径。

    (常丽君)  

 

 


更新时间:2014-07-24 11:20:58
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