Se stai cercando una tecnica per massimizzare l'output di fotoni dai plasmoni, fermare. Ci vogliono due per litigare.

I fisici della Rice University si sono imbattuti in un fenomeno che aumenta la luce di un dispositivo su nanoscala più di 1, 000 volte maggiore di quanto previsto.

Quando si osserva la luce proveniente da una giunzione plasmonica, uno spazio microscopico tra due nanofili d'oro, ci sono condizioni in cui l'applicazione di energia ottica o elettrica ha provocato individualmente solo una modesta quantità di emissione di luce. Applicando entrambi insieme, però, ha causato un'esplosione di luce che ha superato di gran lunga l'uscita sotto entrambi gli stimoli individuali.

I ricercatori guidati dal fisico della Rice Douglas Natelson e gli autori principali Longji Cui e Yunxuan Zhu hanno scoperto l'effetto mentre seguivano esperimenti che hanno scoperto che la corrente di guida attraverso il gap ha aumentato il numero di elettroni "portatori caldi" che emettono luce negli elettrodi.

Ora sanno che l'aggiunta di energia da un laser alla stessa giunzione la rende ancora più luminosa. L'effetto potrebbe essere impiegato per realizzare interruttori nanofotonici per chip di computer e per fotocatalizzatori avanzati.

I dettagli appaiono nella rivista dell'American Chemical Society Nano lettere.

"È noto da tempo che è possibile ottenere un'emissione di luce da queste minuscole strutture, " Natelson ha detto. "Nel nostro lavoro precedente, abbiamo dimostrato che i plasmoni svolgono un ruolo importante nella generazione di portatori di carica molto caldi, equivalente a un paio di migliaia di gradi."

I plasmoni sono increspature di carica che trasportano energia, e quando attivato, fluire sulla superficie di alcuni metalli, compreso l'oro. Nel meccanismo guidato dalla tensione, gli elettroni passano attraverso lo spazio vuoto, plasmoni emozionanti, che porta gli elettroni caldi a ricombinarsi con i "buchi" di elettroni e ad emettere fotoni nel processo.

Anche se l'effetto sembrava drammatico in quel momento, impallidì in confronto alla nuova scoperta.

"Mi piace l'idea di '1+1=1, 000, '", ha detto Natelson. "Fai due cose, ognuno dei quali non ti dà molta luce in questa gamma di energia, ma insieme, mucca sacra! C'è molta luce che esce".

I meccanismi specifici sono meritevoli di ulteriori studi, Egli ha detto. Una possibilità è che le unità ottiche ed elettriche si combinino per migliorare la generazione di elettroni caldi. Un'alternativa è che l'emissione di luce ottiene una spinta tramite lo scattering elettronico Raman anti-Stokes. In quel processo, l'ingresso di luce spinge i vettori caldi già eccitati a rilassarsi di nuovo ai loro stati fondamentali, rilasciando più fotoni.

"Sta succedendo qualcosa di interessante, dove ognuna di queste singole eccitazioni non è sufficiente per darti la quantità di luce che esce, " Natelson ha detto. "Ma mettili insieme e la temperatura effettiva è molto più alta. Questa è una possibile spiegazione:che l'emissione luminosa è una funzione esponenziale della temperatura. Raggiungere quella temperatura effettiva richiede centinaia di femtosecondi.

"Il meccanismo Raman è più sottile, dove entra la luce, prende energia dal voltaggio, e foglie leggere ancora più forti, " ha detto. "Questo accade ancora più velocemente, quindi un esperimento dipendente dal tempo potrebbe probabilmente aiutarci a capire il meccanismo dominante.

"Il motivo per cui è pulito è che puoi, in linea di principio, accoppiare l'azionamento elettrico e la luce che entrano per fare ogni genere di cose, " Ha detto Natelson. "Se l'immagine calda del corriere è giusta, c'è la possibilità di fare un po' di chimica interessante."

I coautori del documento sono Peter Nordlander, la cattedra Wiess in fisica e astronomia e professore di ingegneria elettrica e informatica e di scienza dei materiali e nanoingegneria alla Rice, e Massimiliano Di Ventra, professore di fisica all'Università della California, San Diego. Cui, un ex borsista post-dottorato alla Rice, ora è un assistente professore di ingegneria meccanica e scienza e ingegneria dei materiali presso l'Università del Colorado Boulder. Zhu è uno studente laureato alla Rice. Natelson è presidente e professore di fisica e astronomia e professore di ingegneria elettrica e informatica e di scienza dei materiali e nanoingegneria.