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可调节纳米天线能改变光性质

发布日期: 2017-05-18 来源:tbtguide 字号: [ 大 中 小 ]

    最近，美国伊利诺斯大学厄本那—香槟分校一个研究小组开发出一种新奇的可调节纳米天线，利用电子扫描显微镜操控的等离子场增强产生机械运动，改变纳米天线间隙，使之重新排列组合。这也为将来开发新型等离子光机系统铺平了道路。相关论文发表在最近的《自然·通讯》上。
　　等离子纳米天线具有纳米纹理的表面，能在深亚波长范围约束和增强电场，正在显出越来越多的优势。负责该研究的机械科学与工程副教授基曼尼·图森特说：“纳米纹理表面就像一种预编程序，入射光与表面相互作用后，光的性质就会发生改变。我们的方法是用已制作好的纳米阵列结构，在电子扫描显微镜下对阵列进行调整，实现对等离子光学性质进一步重组。因此人们能在制作好之后而不是之前，决定所需的纳米结构来改变光。”
　　据物理学家组织网近日报道，研究人员开发的纳米天线称为柱-领结纳米天线（p-BNA）阵列模板，每根直径约250纳米，用金制作成领结状柱块，“领结”下垫有500纳米高的玻璃柱。单个p-BNA间隙大小可调节缩小约5纳米（比用目前传统的电子束平印技术所能达到的要小4倍）。
　　实验显示，标准扫描电子显微镜（SEM）发出的一个电子束，可以让单根或多根p-BNA子阵列以60纳米/秒的速度变形。论文第一作者、该校电力与计算机工程博士布莱恩·洛克斯沃西说：“我们观察到，在电子的激发下，等离子模推动纳米天线出现了明显变形，这在金粒子之间造成了纳牛（10的负9次方牛）级别的受力差异。”研究小组认为，p-BNA柱高度与厚度比例为4.2，相对较高，再加上周围有大量的热，这让它们能服从电子束引起的纳牛级别的微小力差而产生运动。
　　研究人员指出，本研究的重要性有三方面：一是纳米天线的光（等离子）反应调节深入到单根天线水平；二是在传感和纳米粒子操控方面，能带来具有唯一空间定位地址的纳米光子设备；三是为研究机械、电磁和热力现象提供了一个纳米级别的平台。
　　“我们的制造过程是一种创新性的方法。”研究小组的阿布多·布雅说，“在扫描电子显微镜（SEM）下制造等离子纳米天线结构，克服了传统平版印刷技术的近似缺陷，能可控地将纳米天线间隙减小5纳米。这种新的制造技术，也为其他众多领域的研究开辟了新途径。”

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