Исследователи из технологического университета Чалмерса, Гетеборг, Швеция, создали невероятно простую наноантенну, которая разделяет падающий свет на два цвета, синий и красный, и направляет получившиеся лучи в разные стороны. Но самым интересным является тот факт, что размеры этой антенны меньше, чем длина волны падающего на нее света. Такие микроскопические оптические устройства могут стать основой для датчиков, способных обнаруживать невероятно низкие концентрации различных газов или молекул биологического происхождения.
Объекты, размеры которых меньше, чем длина волны света видимого диапазона (390-770 нанометров), обычно не могут отразить или рассеять свет. Уловка, к которой прибегли ученые из Чалмерса, заключалась в создании антенны из двух различных материалов, что обусловило сдвиг оптической фазы в окружающей области пространства. Антенна состоит из двух наночастиц, серебряной и золотой, находящихся на удалении 20 нанометров друг от друга и расположенных на стеклянной поверхности. Эксперименты показали, что такая структура эффективно разделяет падающий на нее белый свет на синюю и красную составляющие, и направляет их в разные стороны.
Причина столь необычного поведения такой маленькой структуры заключается в различных оптических свойствах золота и серебра, определяющиеся различными резонансными частотами плазмонов, которые создаются на поверхности наночастиц. Падающий свет заставляет крошечные наночастицы колебаться с частотой света, а плазмоны на их поверхности оказывают влияние на падающий свет, несмотря на то, что размеры наночастиц меньше длины волны света.
Метод управления светом с использованием двух различных материалов, таких как золото и серебро, абсолютно нов. А такие наноантенны можно создавать на поверхностях юбых площадей, используя достаточно дешевую технологию коллоидной литографии.
Данные исследования выполнялись учеными, работающими в области наноплазмоники. Эта область является достаточно молодой и интенсивно развивающейся областью, которая изучает использование металлических наноструктур для управления светом. Наноплазмоника может применяться во множестве других областей. «Одним из примеров ее применения является создание новых оптических датчиков, настолько чувствительных, что они могут обнаружить даже очень малые концентрации токсинов или сигнальных веществ в окружающей среде» — рассказывает профессор Микаэль Кэлл. — «С помощью таких датчиков можно будет обнаруживать единичные молекулы для того, что бы диагностировать различные заболевания на самой ранней стадии, на той стадии, когда еще нельзя это обнаружить другими современными методами».
Источник: