Физики улучшили наноантенны

Российские исследователи предложили новую конструкцию оптических антенн для нанофотонных устройств, основанную на серебряных наночастицах и кадмиевых квантовых точках, которые испускают яркое люминесцентное излучение и при этом обладают небольшим временем реакции. Кроме того, ученые предложили новый способ получения микроизображений антенн. Работа опубликована в журнале Nanotechnology.

Нанофотонные устройства постепенно приходят на смену классической электронике, так как замена электронов фотонами позволяет значительно повысить скорость передачи данных. Ключевой компонент нанофотонных устройств — антенна, способная принимать излучение определенной длины волны и преобразовывать его — менять частоту, амплитуду или направление. Современные нанопатч-антенны состоят из металлических наночастиц, расположенных на металле, покрытом слоем диэлектрика. Добавление в систему квантовых точек позволяет более эффективно поглощать внешнее излучение и, следовательно, более эффективно излучать.

«Наноантенны — один из элементов, необходимых для создания квантовых компьютеров. Квантовые компьютеры используют источники одиночных фотонов, работающие на больших скоростях, и нанопатч-антенны могут выступать в роли такого источника. Кроме того, они могут быть использованы в органических светодиодах, из которых, в свою очередь, можно собрать световую поверхность или экран», — рассказывает один из авторов исследования Станислав Елисеев.

Физики из МФТИ и Физического института им. П.Н. Лебедева РАН разработали конструкцию нанопатч-антенны, которая позволила сократить паузу между облучением и люминесцентным ответом в 60 раз (с 12 наносекунд до 0,2) и увеличить интенсивность излучения в 330 раз. Кроме того, ученые предложили новый способ оптического исследования структуры нанопатч-антенн, основанный на перестройке длины волны лазерного излучения.

Традиционный подход подразумевает использование метода «темного поля», когда образец подсвечивается сбоку, так что изображение формируется рассеянным на нем светом. Основной минус темнопольной микроскопии — подсветка в широком спектральном диапазоне, при этом фокусное расстояние для разных длин волн будет разным, а изображение будет получаться размытым. Кроме того, если в основном наблюдение объекта ведется в светлом поле, перестраиваться в темное поле долго и неудобно.

Предложенный авторами метод лишен этих недостатков — он основан на том, что наночастица на металле поглощает падающее излучение с частотой, близкой к частоте плазмонного резонанса, поэтому на изображении частица будет выглядеть темным пятном. Длина волны, при которой происходит плазмонный резонанс, в серебряной наночастице на алюминии около 700 нм, поэтому при длине волны лазера в 650 нм картинка получается более четкой.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.