Un team internazionale di ricercatori ha dimostrato un modo per trasportare energia luminosa altamente confinata su lunghe distanze utilizzando reti estese di nanoparticelle d'oro parzialmente fuse. Questa dimostrazione apre la possibilità di nuove opzioni per l'elaborazione delle informazioni realizzando una guida luminosa estremamente miniaturizzata e può portare a progressi nei sensori e nei sistemi di telecomunicazione.

"Il nostro approccio ha tutta la versatilità offerta dalla chimica che coinvolge i colloidi e potrebbe essere utilizzato per fabbricare reti ottiche miniaturizzate, " spiega Michel Bosman dell'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering di Singapore.

La luce viaggia veloce, rendendolo un mezzo molto attraente per la trasmissione di informazioni. Attualmente, le fibre ottiche sono utilizzate per trasportare segnali ottici su lunghe distanze, ma sono inadatti su piccola scala poiché le loro dimensioni non possono essere ridotte molto al di sotto della lunghezza d'onda della luce. Un approccio promettente consiste nell'utilizzare oscillazioni di elettroni indotte dalla luce (note come plasmoni di superficie) su nanoparticelle, ma fino ad ora non era stato possibile accoppiare plasmoni tra un gran numero di nanoparticelle a contatto.

bosmano, insieme ai collaboratori di CEMES in Francia e di Bristol nel Regno Unito, ha ideato un modo per propagare i plasmoni di superficie su lunghe catene di nanoparticelle d'oro. Ciò ha permesso loro di miniaturizzare il trasporto di luce altamente confinata su distanze sufficientemente lunghe da essere utili per i circuiti ottici.

I ricercatori hanno sintetizzato nanoparticelle d'oro con un diametro di 12 nanometri e le hanno autoassemblate in reti aggiungendo il composto mercaptoetanolo. Hanno quindi "saldato" insieme le nanoparticelle irradiandole con un fascio di elettroni ad alta energia.

Il team ha studiato le proprietà di propagazione della luce delle reti utilizzando una tecnica nota come spettroscopia a perdita di energia degli elettroni. Queste misurazioni hanno dimostrato che le reti formano percorsi lungo i quali l'energia luminosa può viaggiare come plasmoni di superficie (vedi immagine).

I risultati sono stati molto più chiari di quanto i ricercatori si aspettassero. "Siamo rimasti sorpresi nel vedere che i plasmoni di superficie non sono stati indeboliti molto dai bordi dei grani che esistono tra le nanoparticelle vicine, " dice Bosman. "Le nostre reti contengono centinaia di confini di grano, eppure i plasmoni di superficie oscillerebbero su di essi per lo più senza ostacoli."

Nel futuro, il team spera di produrre reti di design utilizzando le loro nanoparticelle. "Attualmente, non possiamo controllare in dettaglio la progettazione delle nostre reti di nanoparticelle, " afferma Bosman. "Intendiamo combinare la nostra tecnica con la litografia per ottenere il pieno controllo sulla loro lunghezza e forma e per formare reti ottiche progettate realizzate con nanoparticelle colloidali come elementi costitutivi".