Gli scienziati del NUS hanno sviluppato un metodo per l'eccitazione direzionale dei plasmoni su scala di lunghezza molecolare con sorgenti azionate elettricamente. I dispositivi fotonici che utilizzano la luce possono trasmettere informazioni molto più velocemente dei sistemi nanoelettronici. Però, tendono ad essere di dimensioni molto maggiori e difficili da integrare con i sistemi di nanoelettronica.

plasmonica, che prevede lo studio delle interazioni tra la luce e le particelle cariche come gli elettroni nel metallo, ha il potenziale per colmare il divario tra nanoelettronica e fotonica. Un aspetto importante è avere sorgenti di eccitazione in grado di convertire direttamente i segnali elettrici in plasmoni per superare la discrepanza di dimensioni tra piccoli dispositivi nanoelettronici e grandi elementi fotonici che è limitata dalle grandi dimensioni dei fotoni. I plasmoni possono essere visti come luce confinata, fino a 100 volte più piccolo dei fotoni, con dimensioni compatibili con la nanoelettronica. Sarebbe anche altamente desiderabile poter controllare la direzione di eccitazione dei plasmoni, in modo da indirizzarli verso altri componenti per ridurre la necessità di elementi ottici.

Un team guidato dal Prof Christian A. NIJHUIS del Dipartimento di Chimica, NU, in collaborazione con il Dr. Nikodem TOMCZAK dell'Istituto di ricerca e ingegneria dei materiali, Agenzia per la Scienza, Tecnologia e Ricerca (IMRE, A*STAR) ha scoperto che la direzione di eccitazione dei polaritoni plasmonici di superficie (SPP) in una giunzione molecolare (a doppia barriera) può essere controllata regolando l'angolo di inclinazione delle molecole rispetto alla superficie dell'elettrodo. Questi SPP sono onde luminose che funzionano come elementi fotonici, trasportare informazioni ad alta velocità. I ricercatori sono stati in grado di eccitare i plasmoni lungo la direzione del tunnel senza l'uso di grandi elementi ottici che possono potenzialmente causare complicazioni nella progettazione e fabbricazione dei dispositivi.

La giunzione molecolare a doppia barriera è costituita da monostrati di molecole costituiti da due segmenti, un'unità altamente conduttiva e una sezione isolante. Le molecole sono racchiuse tra due elettrodi metallici. L'angolo di inclinazione del segmento conduttivo lungo il quale gli elettroni passano in modo efficiente può essere controllato con precisione modificando la lunghezza della sezione isolante. A differenza delle tradizionali barriere a tunnel in ossido di metallo, la direzione del tunneling in queste giunzioni molecolari a doppia barriera può essere controllata con precisione.

Il professor Nijhuis ha detto, "Questi risultati sono interessanti perché le nostre sorgenti di plasmoni non sono limitate dalla diffrazione e dimostrano la manipolazione dei plasmoni su scala di lunghezza molecolare senza l'uso di grandi elementi ottici, come antenne, o fonti di luce esterne."

Questi risultati forniscono nuove informazioni sulle interazioni luce-materia nelle giunzioni tunnel e rappresentano un importante passo successivo per integrare le giunzioni tunnel con le guide d'onda plasmoniche.