暗等離子體振子可在微米尺度傳輸能量

                          日期:2012-01-17 13:43 點擊數:21798 

                          中國科技網訊據美國物理學家組織網2月10日(北京時間)報道,美國萊斯大學的科學家表示,黃金納米粒子的微觀通道可通過暗等離子體振子傳輸電磁能量,而微米尺度的高效能量傳輸或將大幅提升光電設備的效能。相關論文發表在近期出版的《納米快報》雜志上。

                          該?;瘜W和電氣系副教授斯蒂芬•林克開發了一種在玻璃上“打印”黃金納米粒子細線的方式,這些納米粒子線能從一個納米粒子將信號傳給幾微米外的另一個納米粒子。傳輸間距遠高于此前的實驗成果,效果與使用黃金納米線進行傳輸大致相當。

                          研究人員利用電子束將微小的通道切割成玻璃基板上的聚合物,以讓納米粒子線成形。黃金納米粒子通過毛細作用力沉積在通道內,當剩余的聚合物和雜散的納米粒子被沖走后,納米粒子線形成,粒子則留在距離納米線幾納米之外。這些粒子都聚集于擁擠不堪的線型鏈中。較小的粒子間距能產生強勁的電磁耦合,引發低損耗“亞輻射”等離子體振子的形成,這可促進能量傳播的距離達數微米。

                          等離子體振子是一種可在金屬表面移動的電子波,就像池塘中的水被干擾時一樣。這種干擾可由光等外部的電磁源引起,相鄰的納米粒子將在電磁場互相作用的位置相互耦合,支持信號從一個粒子傳輸至下一個粒子。而暗等離子體振子沒有純粹的偶極矩,因此其無法與光結合。

                          為了驗證究竟能傳輸多遠,林克及其同事為15微米長的粒子線涂上了熒光染料,并利用光漂白的方法來測量由激光所激發的等離子體振子的傳輸距離。結果顯示,等離子體振子的傳播能量隨距離增加呈指數遞減。在傳輸4微米后,所測的強度值僅為最初的1/3。雖然這樣的傳輸距離仍比傳統的光波導短,但在微型電路內只需要覆蓋較小的長度尺度。未來或可將放大器應用于系統之中,以增加傳輸距離。

                          林克還表示,銀納米線具有比黃金更好的等離子體振子波運載功能,傳輸長度可達15微米。如果未來以銀納米粒子進行實驗,則可應用于更復雜的結構,或是利用納米粒子波導與其他納米結構部件連接。

                          總編輯圈點

                          納米材料制備技術的進展使得制造可控尺寸和形狀的金屬納米顆粒和微型電路成為現實,黃金納米粒子化學性質穩定、與生物分子親和力強、具有獨特的局域表面等離子共振性質,在光學生物傳感器方面備受關注,世界最小的納米耳、腫瘤傳感器等都已出現。當前,我們對黃金等金屬納米材料所呈現出的光學、電學和磁學等特殊性質的研究并不充分,隨著基礎研究的深入,它必將是支撐物聯網時代和人類更美好生活的重要基石。

                          (文章來源:《科技日報》(2012-02-11一版))



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