Nella rivista Nano Letters , i ricercatori riferiscono del loro studio, che farà avanzare i campi della nanoplasmonica e della nanofotonica con le loro promettenti piattaforme tecnologiche.

I plasmoni di superficie localizzati sono un'eccitazione unica di elettroni in metalli su scala nanometrica come l'oro o l'argento in cui gli elettroni mobili all'interno del metallo oscillano collettivamente con il campo elettrico-luminoso. Questo condensa l'energia ottica, che a sua volta consente applicazioni nella fotonica e nella conversione dell'energia, ad esempio nella fotocatalisi.

Per far avanzare tali applicazioni, è importante comprendere i dettagli della trasmissione e dello smorzamento del plasmone. Tuttavia, un problema per lo sviluppo di esperimenti correlati è che i processi avvengono su scale temporali estremamente brevi (entro pochi femtosecondi).

La comunità degli attosecondi, tra cui gli autori principali Matthias Kling e Francesca Calegari, hanno sviluppato strumenti per misurare il campo elettrico oscillante degli impulsi laser ultracorti. In uno di questi metodi di campionamento sul campo, un intenso impulso laser viene focalizzato nell'aria tra due elettrodi, generando una corrente misurabile. L'impulso intenso viene quindi sovrapposto ad un impulso di segnale debole da caratterizzare.

L'impulso del segnale modula la velocità di ionizzazione e di conseguenza la corrente generata. Lo screening del ritardo tra i due impulsi fornisce un segnale dipendente dal tempo proporzionale al campo elettrico dell'impulso del segnale.

"Abbiamo utilizzato questa configurazione per la prima volta per caratterizzare il campo del segnale emergente da un campione plasmonico eccitato per risonanza", afferma Francesca Calegari, scienziata capo del DESY, professoressa di fisica all'Università di Amburgo e portavoce del Cluster of Excellence "CUI:Advanced Imaging della Materia."

La differenza tra l'impulso ricostruito con l'interazione del plasmone e l'impulso di riferimento ha permesso agli scienziati di tracciare l'emergenza del plasmone e il suo rapido decadimento, cosa che hanno confermato mediante calcoli del modello elettrodinamico.

"Il nostro approccio può essere utilizzato per caratterizzare campioni plasmonici arbitrari in condizioni ambientali e in campo lontano", aggiunge il prof. Holger Lange, scienziato del CUI. Inoltre, la caratterizzazione precisa del campo laser che emerge dai materiali nanoplasmonici potrebbe costituire un nuovo strumento per ottimizzare la progettazione di dispositivi di modellazione di fase per impulsi laser ultracorti.