Нано-антенны с люминисцентным эффектом

 
Нано-антенны с люминисцентным эффектом
6 Августа 2017
Нанотехнология предлагает новый диапазон волн для датчиков и оптических компонентов. Однако, крошечные размеры могут затруднить пользователям обмен информацией с такими устройствами. Исследователи из Испании продемонстрировали новое решение этой проблемы, которое предполагает фиксацию «антенны» для наноразмерных объектов, которые могут передавать и получать оптические данные с высокой точностью.

Исследователи создали наноразмерную версию знаменитой антенны Yagi Uda. Это устройство было изобретено в 1920-х годах для преодоления деградации сигнала, которое приводило к тому, что радиосигналы теряли качество на расстоянии. Антенна использовалась британцами в радарной установке во время Второй мировой войны и потом стала стандартной антенной для передачи и приема телевизионных сигналов.

Ключом к классическому дизайну являются его «паразитные элементы», выполненные из полосок электрических проводников. Эти элементы индуцируют токи при наличии радиосигнала, который, в свою очередь, генерирует вторичные радиосигналы, которые могут передаваться в том же направлении, что и исходный сигнал.

В наномасштабной версии антенны Yagi Uda проводящие полосы заменяются множеством золотых наностержней. Нанородные выступы настроены таким образом, что входящий свет позволяет генерировать плазму на поверхности золота - коллективные волнообразные движения миллиардов электронов, чтобы резонировать и излучать вторичный свет в одном направлении.

Исследователи в Японии уверены, что их устройство может привести к появлению новых датчиков - при условии, что оно может быть связано с светоизлучающими частицами.

Ник ван Халст и его коллеги из Института фотонных наук (ICFO) в Барселоне вместе с исследователями Каталонского института исследований и исследований (ICREA) изготовили ряд наномасштабных антенн Yagi Uda, содержащих крошечные паразитные элементы из золота, сделанные с помощью литографии, вытравляя устройство на стеклянную основу.
 
Общая длина отдельных антенн составляла 830 нм, где отдельные каналы составляли всего 145 нм, каждый из которых разделялся 175 нм.

Чтобы интегрировать антенны с частицами, команда Ван Халста использовала литографию повторно, чтобы инсталлировать на основу   квантовые точки - наноразмерные части полупроводника, в которых электроны (или дыры) ограничены в 3D, так что их электронные свойства можно контролировать, изменяя размер точек. Путем позиционирования квантовых точек, близких к элементам золота, исследователи смогли связать квантовые точки с ближним полем наноантенны.

С этой конфигурацией команда Ван Халста смогла показать, что свет, излучаемый квантовыми точками в виде спектра люминесценции, передается антеннами Яги-уд в узком угловом конусе.

«Направление взаимодействия между светом и веществом теперь можно контролировать асимметричным образом», - говорит Альберто Керто, член команды в Барселоне. «Этот шаг вперед в области нанооптики имеет потенциальное применение в квантовых оптических технологиях и, например, в аналитической химии для обнаружения небольших количеств химических веществ.

Важно настроить систему, создавая паразитные элементы, соответствующие спектру люминесценции. «Мы сфабриковали различные антенны разных размеров и показали, что резонансная настройка между квантовыми точками и антенной важна для правильной направленности, точно такая же, как и настройка телевизионной антенны», - сказал Ван Халст физическому миру.

Реальный прогресс нельзя ожидать без экспериментальных исследований.

Science
Теги: наноантенна, антенна Яги-уда, люминисценция
Короткая ссылка на новость: http://www.ipulsar.net/~k9ZfH