I ricercatori del gruppo di fotonica organica e nano-ottica presso il Laboratorio di elettronica organica hanno sviluppato nanoantenne ottiche realizzate con un polimero conduttore. Le antenne possono essere accese e spente, e renderà possibile un tipo completamente nuovo di componenti nano-ottici controllabili.

I plasmoni sorgono quando la luce interagisce con le nanoparticelle metalliche. La luce incidente innesca un'oscillazione collettiva, un movimento unificato avanti e indietro, degli elettroni nelle particelle. È questa oscillazione collettiva che è il plasmone. Le nanostrutture metalliche e la loro capacità di modellare la luce su una scala di nanometri sono studiate da molti gruppi di ricerca in tutto il mondo per l'uso in, Per esempio, biosensori e dispositivi di conversione dell'energia, e per rafforzare altri fenomeni ottici. Altri potenziali campi di utilizzo includono apparecchiature mediche in miniatura e finestre che controllano la quantità di luce e calore ammessi o emessi da un edificio.

In un articolo in Nanotecnologia della natura , scienziati dell'Università di Linköping presentano nanoantenne ottiche, fatto da un polimero conduttore invece di un metallo tradizionale, come oro o argento. In questo caso, hanno usato una variante di PEDOT, che è un polimero ampiamente utilizzato in molte altre aree, compresi termoelettrico e bioelettronica.

"Mostriamo che la luce può essere convertita in plasmoni in nanostrutture del materiale organico, "dice Magnus Jonsson, capogruppo del gruppo di Fotonica Organica e Nano-ottica presso il Laboratorio di Elettronica Organica.

È, però, non elettroni che creano plasmoni nel polimero conduttore, ma polaroni. Un polimero è costituito da una lunga catena di atomi collegati e nel polimero conduttore con cui i ricercatori hanno lavorato, sono le cariche positive lungo la catena polimerica che sono responsabili della conduttività elettrica. Insieme alle distorsioni della catena associate, queste cariche positive formano polaroni, che avviano oscillazioni collettive quando la luce incide sulla nanostruttura.

"Le nostre antenne organiche possono essere trasparenti alla luce visibile mentre reagiscono alla luce a lunghezze d'onda un po' più lunghe, rendendoli interessanti per applicazioni come finestre intelligenti, "dice Magnus Jonsson.

I ricercatori hanno inizialmente effettuato calcoli teorici e utilizzato simulazioni per progettare esperimenti, che successivamente sono stati in grado di svolgere. Shangai Chen, dottorando nel gruppo, è riuscita a produrre miliardi di minuscoli dischi nanometrici di materiale organico conduttore su una superficie. Questi piccoli dischi reagiscono alla luce e agiscono come minuscole antenne.

I ricercatori hanno dimostrato che sia il diametro che lo spessore dei dischi determinano la frequenza della luce a cui reagiscono. È così possibile controllare questa lunghezza d'onda modificando la geometria del disco. Più spesso è il disco, maggiore è la frequenza. Sperano anche di poter aumentare la gamma di lunghezze d'onda a cui reagiscono le nanoantenne cambiando il polimero utilizzato.

Un'altra innovazione che hanno esplorato è la capacità di accendere e spegnere le nanoantenne organiche, che è difficile con i metalli convenzionali. Il materiale prodotto in laboratorio è inizialmente in uno stato ossidato, e le nanoantenne sono accese.

"Abbiamo dimostrato che quando riduciamo il materiale esponendolo a un vapore, possiamo spegnere la conduzione e in questo modo anche le antenne. Se poi lo riossidiamo usando, Per esempio, acido solforico, riprende la sua conduttività e le nanoantenne si riaccendono. Questo è un processo relativamente lento al momento, ma abbiamo mosso i primi passi e dimostrato che è possibile, "dice Magnus Jonsson.

"Mentre si tratta di ricerca di base, i nostri risultati rendono possibile un nuovo tipo di componenti nano-ottici controllabili che riteniamo possano essere utilizzati per molte applicazioni".