Un gruppo di ricerca dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign ha sviluppato un romanzo, nanoantenna sintonizzabile che apre la strada a nuovi tipi di sistemi optomeccanici basati su plasmonici, per cui l'aumento del campo plasmonico può attivare il movimento meccanico.

"Recentemente, c'è stato molto interesse nella fabbricazione di superfici nanostrutturate a base di metallo che sono pre-programmate per alterare le proprietà della luce in un modo specifico dopo che la luce in entrata interagisce con essa, " ha spiegato Kimani Toussaint, un professore associato di scienze meccaniche e ingegneria che ha guidato la ricerca. "Per il nostro approccio, si può prendere una struttura di nanoarray già fabbricata e riconfigurare ulteriormente il plasmonico, e quindi, proprietà ottiche di antenne selezionate. Perciò, si può decidere dopo la fabbricazione, piuttosto che prima, come vogliono che la loro nanostruttura modifichi la luce."

I ricercatori hanno sviluppato un romanzo, metallo, modello di array di nanoantenna pillar-bowtie (p-BNA) su pilastri (o pali) di vetro alti 500 nanometri. Così facendo, hanno dimostrato che la dimensione del gap per p-BNA singoli o multipli può essere ridotta a ca. 5 nm (circa 4 volte più piccolo di quanto è attualmente ottenibile utilizzando le tradizionali tecniche di litografia a fascio di elettroni).

"A livello fondamentale, il nostro lavoro dimostra la manipolazione basata su fascio di elettroni di nanoparticelle un ordine di grandezza più grande di quanto precedentemente possibile, usando un semplice SEM che opera solo a una frazione delle energie degli elettroni del lavoro precedente, " ha detto Brian Roxworthy, che ha conseguito il dottorato di ricerca in ingegneria elettrica e informatica (ECE) presso l'Illinois ed è stato il primo autore dell'articolo pubblicato in Comunicazioni sulla natura .

"La drammatica deformazione delle nanoantenne che osserviamo è facilitata da forti modi plasmonici in-gap eccitati dagli elettroni in transito, che danno origine a forze di gradiente di magnitudo nanoNewton sulle particelle metalliche costituenti."

Il gruppo di ricerca interdisciplinare, che includeva Abdul Bhuiya (studente MS in studente ECE), Xin Yu (ECE post-laurea), e K.C. Chow (un ingegnere di ricerca presso il Laboratorio di micro e nanotecnologie) - ha anche dimostrato che la dimensione del gap per p-BNA singoli o multipli può essere ridotta a circa 5 nm (circa 4 volte più piccola di quanto è attualmente ottenibile utilizzando la litografia a fascio di elettroni convenzionale tecniche).

Il team ha dimostrato che un fascio di elettroni da un microscopio elettronico a scansione standard (SEM) può essere utilizzato per deformare singole strutture p-BNA o gruppi di p-BNA all'interno di un sotto-array con velocità fino a 60 nanometri al secondo. Una fibra di cristallo fotonico è stata utilizzata per generare un supercontinuo (luce quasi bianca) per sondare la risposta spettrale di regioni selezionate all'interno dell'array.

I ricercatori hanno affermato che l'importanza di questo lavoro è triplice:consente la sintonizzazione della risposta ottica (plasmonica) delle nanoantenne, fino al livello di una singola nanoantenna (circa 250 nanometri di diametro); potrebbe portare a unici, dispositivi nanofotonici spazialmente indirizzabili per il rilevamento e la manipolazione delle particelle, Per esempio; e, fornisce una piattaforma fertile per lo studio della meccanica, elettromagnetico, e fenomeni termici in un sistema su scala nanometrica.

Il team ritiene che il rapporto di aspetto relativamente alto (altezza-spessore del pilastro) di 4.2 per i p-BNA, insieme ad un significativo apporto termico, consentire una sufficiente cedevolezza dei pilastri da azionare mediante forze di gradiente indotte da fasci di elettroni. Sulla base degli esperimenti osservati, si stima che la forza del gradiente sia dell'ordine dei nanoNewton.

"Il nostro processo di fabbricazione mostra per la prima volta un modo innovativo di fabbricare strutture di nanoantenna plasmoniche sotto il SEM, che evita complicazioni come gli effetti di prossimità delle tecniche di litografia convenzionali, " Bhuiya ha detto. "Questo processo riduce anche il divario delle nanoantenne fino a ~ 5 nm sotto SEM con un tasso di riduzione controllato. Con questa nuova tecnica di fabbricazione, apre una strada per studiare diversi fenomeni che porta a nuovi entusiasmanti campi di ricerca."