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暗等離子體振子(zǐ)可在微米尺度傳輸能量

發布時(shí)間:2012-02-15 作者: 來源: 瀏覽:321393

      據美國(guó)物理學家組織(zhī)網(wǎng)2月10日(北(běi)京時間)報(bào)道,美國萊斯大(dà)學的科學家表示,黃金納(nà)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(de)高效能量傳輸或將大幅提升光電設備的(de)效能。相關論文發表在近期出版的《納米快報(bào)》雜誌上。

      該(gāi)校化學和電氣係(xì)副教授斯蒂芬?林克開發了一種在玻(bō)璃上“打印”黃(huáng)金納米粒子(zǐ)細線的方式,這些納(nà)米粒子線(xiàn)能從一個納米粒子(zǐ)將(jiāng)信號傳給(gěi)幾微米外的另一個(gè)納米粒子。傳(chuán)輸間距(jù)遠高於此前的實驗成果,效果(guǒ)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(qiē)割(gē)成玻璃基板(bǎn)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(tōng)道內,當剩餘的聚合物和雜散的納米粒子被衝走後,納米粒(lì)子線形(xíng)成,粒子(zǐ)則留在距離納米線(xiàn)幾納米之外。這些粒子都聚集於擁擠不堪的線(xiàn)型(xíng)鏈中。較小的粒子間距能產生強勁的(de)電磁(cí)耦合,引發低損耗(hào)“亞輻射”等離子體振(zhèn)子的形成(chéng),這可(kě)促進能量傳播的距離達數微米。

      等離子體振子(zǐ)是一種可在金屬表麵移動的電子波,就像池塘中的水被幹擾時一樣。這(zhè)種幹擾可由(yóu)光等外部的電(diàn)磁源(yuán)引起,相鄰的納(nà)米粒子將在電磁場互相作用的位置相互耦合,支(zhī)持信號從一個粒子傳輸至下一個粒子(zǐ)。而暗等離子(zǐ)體振子沒有純粹的偶極矩,因此其無法(fǎ)與光結合。

      為了驗證(zhèng)究竟能傳輸多遠,林克及其同事為15微米(mǐ)長的粒子線塗上了(le)熒光染料,並利用光漂白(bái)的方(fāng)法來測量由激光所激發的等離子體振子的傳輸(shū)距離。結果顯示,等離(lí)子體振子(zǐ)的傳播能量隨距離增加呈指數遞減。在(zài)傳(chuán)輸4微米後,所測的強度值僅為最初的1/3。雖然這樣的傳輸距離仍(réng)比傳統的光波(bō)導短,但在微(wēi)型電路內隻(zhī)需要覆蓋(gài)較小的長(zhǎng)度尺度。未來或(huò)可(kě)將放大器應用於係統之中,以增加傳輸距離。

      林克還表示,銀納米線具有比黃金更(gèng)好的等離子體振子波運載功能,傳輸長度可達15微米。如(rú)果未來以銀納米粒子進行實驗(yàn),則可應用於更複(fù)雜的結構,或是利用納米粒子波導與其他納米結構(gòu)部件連接。

  總編輯圈點

      納(nà)米材料製(zhì)備技術的進(jìn)展(zhǎn)使得製造可(kě)控尺寸和形狀的金屬納米顆粒和微型電路成(chéng)為現實(shí),黃金納米粒(lì)子化學性質穩定、與生物分子親和力強、具有(yǒu)獨特的局域表麵(miàn)等離子共振性質(zhì),在光學生物傳感器方麵備受關注,世界最小的納米耳、腫瘤傳感器等都(dōu)已出現。當前,我們對黃金等金屬納米材料所呈現出的(de)光(guāng)學、電學和磁(cí)學等特殊性質的研究並不充分(fèn),隨著基礎研究的深入(rù),它(tā)必將是(shì)支撐物聯網時代和人類更(gèng)美好生活(huó)的重要基石。

   

 

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