plasmoni, che sono onde di densità di elettroni, sono di grande interesse per gli scienziati puri e applicati a causa delle loro nuove proprietà, e per la loro applicazione alle tecnologie di rilevamento e fotoniche. Queste applicazioni sono possibili perché i plasmoni sono sensibili alle proprietà della superficie, e consentono la concentrazione dei campi elettrici in piccoli volumi. Fabbricare le intricate nanostrutture necessarie per supportare i plasmoni, però, si è rivelata una sfida. Ora una semplice tecnica di fabbricazione, in grado di generare strutture nanogap che supportano plasmoni su vaste aree, è stato dimostrato da Wakana Kubo e Shigenori Fujikawa del RIKEN Innovation Center, Wako, e l'Agenzia giapponese per la scienza e la tecnologia.

I ricercatori hanno fabbricato molte copie di una struttura costituita da due cilindri d'oro verticali annidati, con i cilindri distanziati di decine di nanometri. Questa struttura, chiamato “doppio nanopilastro”, è stato progettato per supportare un campo elettrico altamente concentrato nello spazio tra i cilindri, in risposta all'illuminazione con la luce. Quando lo spazio è stato riempito con un liquido o un gas, le proprietà ottiche del doppio nanopilastro sono cambiate, rendendolo un sensore utile.

Tipicamente, strutture strettamente interstiziali come il doppio nanopilastro sono fabbricate individualmente intagliando un resist polimerico con un fascio di elettroni, ma questo processo è lento e può modellare solo piccole aree. Fujikawa e colleghi hanno invece utilizzato un processo di rivestimento basato su modelli. Hanno inciso un wafer di silicio per fare uno stampo di fori periodicamente distanziati, e applicato lo stampo a un film di polimero morbido, risultando in una serie di pilastri polimerici. Hanno poi rivestito questi pilastri con uno strato d'oro, seguito da un distanziatore, e un secondo strato d'oro. Finalmente, hanno rimosso il film polimerico e gli strati distanziatori, lasciando un doppio array di nanopillar (Fig. 1). Utilizzando questo processo, i ricercatori potrebbero creare un'area modellata grande quanto il modello originale, e adattarlo per includere diversi materiali distanziatori con spessori finemente controllati.

Kubo e Fujikawa hanno testato i doppi nanopillar come sensori di indice di rifrazione, che mostravano sensibilità maggiori dei sensori che avevano aree di superficie metalliche equivalenti, ma che non presentava un gap su scala nanometrica. Questo confronto ha dimostrato che il campo elettrico nei doppi nanopilastri era davvero altamente concentrato. Il nuovo processo di fabbricazione segna solo l'inizio di un esteso programma di ricerca, dice Fujikawa. “Non comprendiamo appieno il comportamento ottico di queste nanostrutture, " spiega. “Cercheremo collaborazioni con altri ricercatori per studiarli ulteriormente, e proverò includendo magnetico, materiali elettrici e organici nel nostro processo”.