(Phys.org) — I recenti progressi nell'ingegneria delle strutture plasmoniche hanno consentito nuovi tipi di dispositivi optoelettronici su scala nanometrica e sensori ottici ad alta risoluzione. Ma fino ad ora, c'è stata una mancanza di strumenti per misurare il comportamento su scala nanometrica nelle strutture plasmoniche che sono necessari per comprendere le prestazioni del dispositivo e per confermare i modelli teorici.

"Per la prima volta, abbiamo misurato l'assorbimento infrarosso su scala nanometrica in microparticelle plasmoniche semiconduttori utilizzando una tecnica che combina la microscopia a forza atomica con la spettroscopia infrarossa, " ha spiegato William P. King, un Abel Bliss Professor nel Dipartimento di Scienze e Ingegneria Meccanica (MechSE) dell'Illinois. "La spettroscopia a infrarossi del microscopio a forza atomica ci consente di osservare direttamente il comportamento plasmonico all'interno delle antenne a infrarossi delle microparticelle".

L'articolo che descrive la ricerca, "Assorbimento infrarosso a campo vicino di microparticelle di semiconduttori plasmonici studiate utilizzando la spettroscopia infrarossa del microscopio a forza atomica, " appare in Lettere di fisica applicata .

"I semiconduttori altamente drogati possono fungere da metalli plasmonici flessibili in lunghezza d'onda nell'infrarosso, " ha osservato Daniel M. Wasserman, assistente professore di ingegneria elettrica e informatica all'Illinois. "Però, senza la capacità di visualizzare la risposta ottica in prossimità delle particelle plasmoniche, possiamo solo dedurre il comportamento in campo vicino delle strutture dalla loro risposta in campo lontano. Ciò che questo lavoro ci offre è una chiara finestra sul comportamento ottico di questa nuova classe di materiali su una scala di lunghezza molto più piccola della lunghezza d'onda della luce".

L'articolo confronta le misurazioni in campo vicino e in campo lontano con simulazioni elettromagnetiche per confermare la presenza di risonanza plasmonica localizzata. L'articolo riporta inoltre mappe ad alta risoluzione della distribuzione spaziale dell'assorbimento all'interno di singole strutture plasmoniche e della variazione tra gli array plasmonici.

"La capacità di misurare il comportamento del campo vicino nelle strutture plasmoniche ci consente di iniziare ad espandere i nostri parametri di progettazione per i materiali plasmonici, " ha commentato Jonathan Feltri, uno studente laureato MechSE. "Ora che possiamo misurare il comportamento ottico delle singole caratteristiche, possiamo iniziare a pensare di progettare e testare materiali ottici più complessi."