Utilizzando le proprietà geometriche e materiali di una nanostruttura unica, I ricercatori del Boston College hanno scoperto un nuovo effetto fotonico in cui i plasmoni di superficie interagiscono con la luce per formare "aloni plasmonici" di colore di uscita selezionabile. I risultati appaiono sulla rivista Nano lettere .

La nuova nanostruttura si è dimostrata in grado di manipolare onde elettroniche note come polaritoni plasmonici di superficie, o SPP, che sono stati scoperti negli anni '50 ma di recente hanno attirato l'attenzione degli scienziati per le loro potenziali applicazioni in campi che includono la guida d'onda, laser, filtraggio colore e stampa.

Il team ha messo uno strato di una pellicola polimerica su un substrato di vetro e poi ha punteggiato la superficie con fori definiti con precisione da un processo di litografia a fascio di elettroni, utilizzando la struttura della camera bianca di BC Integrated Sciences Nanofabrication. La squadra ha poi applicato uno strato d'argento, abbastanza spesso da non essere trasparente alla luce visibile. Oltre a coprire il film sottile sopra, l'argento rivestiva i contorni dei buchi della pellicola, così come i cerchi esposti del substrato di vetro sottostante. L'effetto ha prodotto una serie di microcavità d'argento.

Quando i ricercatori hanno diretto la luce dal basso e attraverso il substrato di vetro, la "fuoriuscita" di luce attraverso spazi su scala nanometrica sui perimetri delle microcavità creava onde SPP sulle loro superfici superiori. A particolari lunghezze d'onda della luce incidente, queste onde formavano modalità o risonanze analoghe alle onde acustiche su una pelle di tamburo, che a sua volta filtrava efficacemente la luce trasmessa al lato opposto, tenendo conto dell'aspetto "alone", ha affermato Michael Naughton, professore di fisica del Boston College Ferris, che è stato coautore del rapporto con il Senior Research Associate Michael J. Burns e lo studente di dottorato e autore principale Fan Ye. La ricerca del team è stata finanziata dalla W. M. Keck Foundation.

Al centro di questo effetto di controllo sono gli "spazi di gradini" formati lungo il perimetro di ciascun cerchio, che danno alla nanostruttura la capacità di modulare quali onde di luce passano attraverso. È all'interno di questa geometria che l'interazione della luce sul rivestimento superficiale d'argento ha provocato l'eccitazione delle onde plasmoniche, disse Naughton. L'esame degli SPP da parte del signor Ye utilizzando un microscopio ottico a scansione di campo vicino ha offerto approfondimenti unici sulla fisica al lavoro all'interno della struttura, ha detto Naughton.

Regolando il tipo di metallo utilizzato per rivestire la struttura o variando le circonferenze delle microcavità, Naughton ha affermato che la struttura step-gap è in grado di manipolare le proprietà ottiche del dispositivo nella gamma della luce visibile, dando ai ricercatori un nuovo controllo sul filtraggio della luce.

Questo tipo di controllo, riporta la squadra, potrebbe avere applicazioni in aree come la plasmonica biomedica o il filtraggio ottico discreto.