23:34 2022-07-06
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Designul cu susul în jos extinde abilitățile supercamera cu spectru larg
_ Design invers extinde abilitățile de supercamera cu spectru larg
Întorcând un proces tradițional de fabricare în laborator, cercetătorii de la Universitatea Duke au extins considerabil abilitățile metasuprafețelor de manipulare a luminii, făcându-le, de asemenea, mult mai robuste împotriva elemente.
Combinația ar putea permite acestor dispozitive care se maturizează rapid să fie utilizate într-o gamă largă de aplicații practice, cum ar fi camerele care captează imagini într-un spectru larg de lumină într-un singur declanșator.
Rezultatele apar online la 1 iulie în jurnalul Nano Letters.
Plasmonica este o tehnologie care captează în esență energia luminii în grupuri de electroni care oscilează împreună pe o suprafață metalică. Acest lucru creează un câmp electromagnetic mic, dar puternic, care interacționează cu lumina care intră.
În mod tradițional, aceste grupuri de electroni – numite plasmoni – au fost excitate pe suprafețele nanocuburilor metalice. Controlând dimensiunea nanocuburilor și distanța lor între ele, precum și baza metalică de mai jos, sistemul poate fi reglat pentru a absorbi lungimi de undă specifice de lumină.
Aceste așa-numitele metasuprafețe plasmonice constau din trei straturi. — o bază metalică acoperită cu un substrat transparent subțire de nanometri, acoperit cu nanocuburi de argint. Deși această configurație a funcționat bine pentru demonstrațiile de laborator, ea lasă puțin loc pentru creativitate. Deoarece o zonă a nanoparticulei trebuie să fie la câțiva nanometri de suprafața metalică de dedesubt, cercetătorii nu au putut folosi o mare varietate de forme.
Pentru a ocoli această nevoie de planeitate, Maiken Mikkelsen, James N. și Elizabeth H. Barton profesor asociat de inginerie electrică și computerizată la Duke, iar echipa ei a decis să încerce să pună fiecare nanoparticulă în gropița sau puțul ei. Acest lucru ar înconjura toate jumătățile inferioare ale nanoparticulelor cu metal, permițând părților laterale să găzduiască plasmonii, precum și părțile inferioare. Dar, din cauza toleranțelor incredibil de strânse, acest lucru este mai ușor de spus decât de făcut.
„Trebuie să controlăm anumite dimensiuni cu precizie de un singur nanometru pe suprafața unei napolitane de dimensiunea unui centimetru”, a spus Mikkelsen. „Este ca și cum ai încerca să controlezi grosimea firelor de iarbă pe un teren de fotbal.”
Pentru a face față acestei provocări, Mikkelsen și laboratorul ei au răsturnat procesul de fabricație tradițional cu susul în jos. În loc să înceapă cu o suprafață metalică și să pună deasupra un substrat subțire transparent, urmat de nanocuburi, ei încep cu nanocuburi, pe care îi acoperă cu un strat distanțier precis subțire, care urmează forma subiacentă și completează cu un strat de metal. Este aproape ca o prăjitură cu ananas cu susul în jos, în care nanocuburile sunt ananasul care se acoperă cu zahăr caramelizat și se coace într-un fund subțire.
Pentru că mai multe suprafețe ale nanocuburilor ar putea acum prinde plasmonii între goluri. , Mikkelsen și colegii ei ar putea experimenta în 3D noi forme de nanoparticule. În lucrare, echipa a încercat sfere solide și cuboctaedre - o formă formată din opt fețe triunghiulare și șase fețe pătrate - precum și sfere metalice cu un miez de cuarț.
„Sintetizarea nanoparticulelor poate fi dificilă și acolo sunt limitări pentru fiecare formă”, a spus Mikkelsen. „Prin faptul că putem folosi aproape toate formele, deschidem cu adevărat o mulțime de noi posibilități, inclusiv explorarea unei varietăți de metale.”
Rezultatele testelor au arătat că noua metodă de fabricație nu numai că poate să se potrivească sau să depășească capacitățile metodelor anterioare folosind nanocuburi de argint, ci poate extinde și gama de frecvențe care sunt valorificate prin utilizarea acestor forme și metale diferite. Cercetarea a mai arătat că aceste variații se schimbă acolo unde nanoparticulele captează energie pe suprafețele lor. Combinată cu avantajul suplimentar de a meteoriza în mod esențial întregul dispozitiv prin învelișul nanoparticulelor, noua tehnică ar putea extinde utilizarea tehnologiei pentru a genera reacții chimice sau detectoare termice.
Prima prioritate a lui Mikkelsen este însă aplicarea fabricării. tehnică la proiectul ei de a crea o „super cameră” care poate capta și procesa o gamă largă de proprietăți ale luminii, cum ar fi polarizarea, adâncimea, faza, coerența și unghiul de incidență.
„Ce este cu adevărat semnificativ aici, este că suprafețele mari, macroscopice pot fi acoperite de metasuprafețe foarte ieftin, deoarece folosim tehnici de fabricare complet fără litografie”, a spus Mikkelsen. „Acest lucru înseamnă că metasuprafețele pot fi integrate cu alte tehnologii existente și, de asemenea, pot crea inspirație pentru noile aplicații de metasuprafețe plasmonice.”
Comentarii:
Adauga Comentariu