Bidimensionale, onde luminose controllabili su una superficie metallica, creato da ricercatori e collaboratori di A *STAR presso l'Università di Harvard, e analogo alla scia di una barca che si muove nell'acqua, hanno potenziali applicazioni nella fotonica su nanoscala.

Una scia si forma dietro un oggetto che si muove attraverso un mezzo più veloce della velocità con cui un'onda viaggia in quel mezzo. Un esempio è il boom sonico creato da un jet supersonico. La versione ottica di questo fenomeno, nota come radiazione di Cherenkov, si verifica quando una particella carica si muove più velocemente della velocità della luce in un mezzo. L'inquietante bagliore blu emesso dai reattori nucleari immersi nell'acqua di raffreddamento è causato da questo effetto.

Ora, Patrice Genevet dell'A*STAR Singapore Institute of Manufacturing Technology e i suoi collaboratori hanno generato l'equivalente bidimensionale della radiazione Cherenkov in una pellicola d'oro contenente una fila di fessure su scala nanometrica orientate a vari angoli.

Quando la luce polarizzata brilla obliquamente sulla pellicola d'oro (vedi immagine), eccita gli elettroni liberi (l'"acqua") nell'oro:questo produce un'onda di carica (la "barca") che viaggia più velocemente lungo la superficie rispetto alle onde luminose note come plasmoni di superficie. Di conseguenza, l'onda di carica lascia sulla sua scia onde a forma di V di plasmoni di superficie (la 'scia').

Queste onde erano difficili da catturare poiché sono confinate sulla superficie dell'oro. Il team ha affrontato questo problema utilizzando un microscopio a scansione a campo vicino per "sollevare" le onde dalla superficie, permettendo di misurarne l'intensità.

Utilizzando un insieme di aperture nanostrutturate, gli scienziati sono stati persino in grado di guidare queste onde variando gli angoli delle nanofessure e l'angolo di incidenza del raggio di luce. "Avevamo la sensazione che l'onda di carica in movimento potesse essere manipolata per controllare l'angolo delle scie plasmoniche di superficie, " dice Genevet. "Vedendo le prime immagini sperimentali in campo vicino, ci siamo resi conto che la nostra intuizione era corretta. Non c'è niente di più gratificante che prendere la visione di un effetto fisico e trasformarlo in realtà." Questa controllabilità sarà importante per realizzare applicazioni pratiche dell'effetto.

In particolare, l'effetto potrebbe essere utilizzato per creare nuovi tipi di componenti ottici basati su plasmoni di superficie, come ologrammi plasmonici e lenti plasmoniche direzionali, dice Genevet. È anche entusiasta del potenziale per manipolare la luce su scale minuscole. "Siamo fortunati a fare questa ricerca quando le nanotecnologie stanno davvero decollando, " dice Genevet. "La fotonica su nanoscala sta avendo un notevole impatto sull'ottica, e si spera che i nostri risultati aiutino a comprendere meglio i meccanismi di eccitazione delle onde elettromagnetiche di superficie".