Un campo di nanopiramidi metalliche migliora la luce delle molecole circostanti, ma può anche interrompere l'approvvigionamento energetico di quelle molecole assorbendo la luce in entrata. Mohammad Ramezani e i suoi colleghi hanno scoperto come utilizzare l'interferenza per modulare le nanoantenne per ottimizzare la quantità di luce assorbita e ridurre al minimo la quantità di luce sprecata. Crediti:Giuseppe Pirruccio, Mohammad Ramezani, Ha detto Rahimzadeh-Kalaleh Rodriguez.
In collaborazione con Philips Lighting, i ricercatori degli istituti FOM AMOLF e DIFFER hanno trovato un modo per attivare e disattivare l'effetto antenna delle nanoparticelle metalliche. Le nanoantenne sono ricevitori sensibili e amplificatori di luce con applicazioni in sensori medici, illuminazione e celle solari migliorate.
In Lettere di revisione fisica , il gruppo di ricerca di Jaime Gomez-Rivas descrive come hanno controllato in modo coerente le nanoantenne per ricevere in modo ottimale la luce e ridurre al minimo lo spreco di luce utilizzando onde luminose accuratamente sfasate.
Nanofotonica
Nanoparticelle metalliche, miliardesimi di metri di dimensione, rispondono particolarmente fortemente alla luce. I ricercatori sono specializzati in] nanofotonica, dove tali effetti sorprendenti sono possibili. Gli elettroni sulla superficie metallica si muovono insieme alla luce nell'ambiente circostante. Perciò, le nanoparticelle metalliche possono agire come nanoantenne e ricevere e trasmettere luce.
Le nanoparticelle migliorano la luce ma anche la sprecano
Nella pubblicazione PRL, il team descrive come un reticolo di piramidi metalliche, decine di nanometri di dimensione, influenza la luce ricevuta dalle molecole fluorescenti circostanti. Le molecole fluorescenti assorbono la luce da una lunghezza d'onda ed emettono luce a un'altra lunghezza d'onda. Sono utilizzati per sviluppare luci LED bianche, Per esempio.
Se l'emissione delle molecole è potenziata da nanoantenne metalliche, emettono una maggiore intensità di luce in determinate direzioni. Allo stesso tempo, tali nanoantenne sono così sensibili da assorbire anche la luce che dovrebbe fornire energia alle molecole fluorescenti. Di conseguenza si perde fino al 50 percento dell'energia in entrata.
Immagine SEM delle nanopiramidi. La barra bianca indica la scala di questa immagine:300 nanometri. Crediti:Giuseppe Pirruccio, Mohammad Ramezani, Ha detto Rahimzadeh-Kalaleh Rodriguez.
Interruttore
Per molto tempo, si pensava che l'effetto antenna delle nanoparticelle fosse una caratteristica intrinseca che non poteva essere attivata o disattivata. dottorato di ricerca il ricercatore Giuseppe Pirruccio (AMOLF e UNAM) è comunque riuscito a modulare l'effetto antenne frazionando le onde luminose in arrivo. Se la cresta di un'onda luminosa coincide con la depressione dell'altra, le nanoantenne smettono di funzionare mentre le molecole fluorescenti nelle loro vicinanze possono ancora acquisire energia. "Le molecole fluorescenti hanno bisogno brevemente del tempo per convertire la luce in ingresso ed emetterla, ", afferma il collega ricercatore Mohammad Ramezani. "Attraverso questa configurazione è possibile disattivare l'effetto dirompente delle nanoantenne mentre si fornisce energia senza spegnere il meccanismo che migliora la luce emessa".
