I professori Myung-Ki Kim e Yong-Hee Lee del dipartimento di fisica del KAIST e i loro gruppi di ricerca hanno sviluppato un'antenna gap-plasmon 3D che può focalizzare la luce in uno spazio largo pochi nanometri. I risultati della loro ricerca sono stati pubblicati nel numero del 10 giugno di Nano lettere .

La focalizzazione della luce in uno spazio puntiforme è un campo di ricerca attivo poiché trova molte applicazioni. Però, concentrare la luce in uno spazio più piccolo della sua lunghezza d'onda è spesso ostacolato dalla diffrazione. Per affrontare questo problema, molti ricercatori hanno utilizzato il fenomeno plasmonico in un metallo in cui la luce può essere confinata in misura maggiore superando il limite di diffrazione.

Molti ricercatori si sono concentrati sullo sviluppo di un'antenna plasmonica bidimensionale e sono stati in grado di focalizzare la luce al di sotto dei 5 nanometri. Però, questa antenna bidimensionale rivela una sfida che la luce si disperde all'estremità opposta indipendentemente da quanto piccola fosse focalizzata. Per una soluzione, deve essere impiegata una struttura tridimensionale per massimizzare l'intensità della luce.

Adottando la tecnologia di fresatura a fascio di ioni focalizzato prossimale, il team di ricerca KAIST ha sviluppato un'antenna plasmonica tridimensionale con larghezza di 4 nanometri. Comprimendo i fotoni in un nanospazio tridimensionale di dimensioni 4 x 10 x 10 nm3, i ricercatori sono stati in grado di aumentare l'intensità della luce 400, 000 volte più forte di quella della luce incidente. Sfruttando la maggiore intensità della luce all'interno dell'antenna, hanno intensificato il segnale della seconda armonica e verificato che la luce fosse focalizzata nel nano gap mediante la scansione di immagini di catodoluminescenza.

Si prevede che questa tecnologia migliorerà la velocità di trasferimento ed elaborazione dei dati fino al livello di terahertz (un trilione di volte al secondo) e aumenterà di 100 volte il volume di archiviazione per unità di area sui dischi rigidi. Inoltre, le immagini ad alta definizione delle dimensioni della sottomolecola possono essere scattate con la luce reale, invece di usare un microscopio elettronico, mentre può migliorare il processo dei semiconduttori a una dimensione più piccola di pochi nanometri.

Il professor Kim ha detto, "Un'idea semplice ma genuina ha spostato il paradigma della ricerca dalle antenne gap-plasmon 2D alle antenne 3D. Questa tecnologia vede numerose applicazioni anche nel campo della tecnologia dell'informazione, archivio dati, scienza medica dell'immagine, e processo dei semiconduttori".