Un equipo de investigación de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign ha desarrollado una novela, nanoantena sintonizable que allana el camino para nuevos tipos de sistemas optomecánicos basados ​​en plasmónicos, por lo que la mejora del campo plasmónico puede activar el movimiento mecánico.

"Recientemente, Ha habido mucho interés en fabricar superficies nanotexturizadas a base de metal que están preprogramadas para alterar las propiedades de la luz de una manera específica después de que la luz entrante interactúa con ella. "explicó Kimani Toussaint, un profesor asociado de ciencia mecánica e ingeniería que dirigió la investigación. "Para nuestro enfoque, uno puede tomar una estructura de nanoarrays que ya fue fabricada y reconfigurar aún más el plasmónico, y por lo tanto, propiedades ópticas de determinadas antenas. Por lo tanto, uno puede decidir después de la fabricación, en lugar de antes, cómo quieren que su nanoestructura modifique la luz ".

Los investigadores desarrollaron una novela, metal, pilar-pajarita nanoantenna (p-BNA) plantilla de matriz en pilares de vidrio de 500 nanómetros de altura (o postes). Al hacerlo, demostraron que el tamaño de la brecha para p-BNA individuales o múltiples se puede ajustar a aprox. 5 nm (aproximadamente 4 veces más pequeño de lo que se puede lograr actualmente con las técnicas convencionales de litografía por haz de electrones).

"En un nivel fundamental, Nuestro trabajo demuestra la manipulación de nanopartículas basada en haces de electrones en un orden de magnitud mayor de lo que era posible anteriormente. usando un SEM simple que opera a solo una fracción de las energías electrónicas del trabajo anterior, "dijo Brian Roxworthy, quien obtuvo su doctorado en ingeniería eléctrica e informática (ECE) en Illinois y fue el primer autor del artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza .

"La deformación dramática de las nanoantenas que observamos se ve facilitada por modos plasmónicos fuertes dentro del espacio excitados por los electrones que pasan, que dan lugar a fuerzas de gradiente de magnitud nanoNewton sobre las partículas metálicas constituyentes ".

El equipo de investigación interdisciplinario, que incluía a Abdul Bhuiya (estudiante de maestría en estudiante de ECE), Xin Yu (posgrado en ECE), y K.C. Chow (un ingeniero de investigación en el Laboratorio de Micro y Nanotecnología) - también demostró que el tamaño de la brecha para p-BNA individuales o múltiples se puede ajustar a aproximadamente 5 nm (aproximadamente 4 veces más pequeño de lo que se puede lograr actualmente con la litografía convencional por haz de electrones). técnicas).

El equipo demostró que un haz de electrones de un microscopio electrónico de barrido estándar (SEM) se puede utilizar para deformar estructuras de p-BNA individuales o grupos de p-BNA dentro de una submatriz con velocidades de hasta 60 nanómetros por segundo. Se utilizó una fibra de cristal fotónico para generar supercontinuo (luz casi blanca) para sondear la respuesta espectral de regiones seleccionadas dentro de la matriz.

Los investigadores dijeron que la importancia de este trabajo es triple:permite ajustar la respuesta óptica (plasmónica) de las nanoantenas, hasta el nivel de una sola nanoantena (aproximadamente 250 nanómetros de diámetro); podría dar lugar a algo único, dispositivos nanofotónicos espacialmente direccionables para detección y manipulación de partículas, por ejemplo; y, proporciona una plataforma fértil para estudiar mecánica, electromagnético, y fenómenos térmicos en un sistema a nanoescala.

El equipo cree que la relación de aspecto relativamente alta (altura-espesor del pilar) de 4.2 para los p-BNA, junto con un importante aporte térmico, Permitir que las fuerzas de gradiente inducidas por haces de electrones actúen con suficiente flexibilidad de los pilares. Basado en los experimentos observados, se estima que la fuerza del gradiente es del orden de nanoNewtons.

"Nuestro proceso de fabricación muestra por primera vez una forma innovadora de fabricar estructuras de nanoantenas plasmónicas bajo el SEM, que evita complicaciones como los efectos de proximidad de las técnicas de litografía convencionales, ", Dijo Bhuiya." Este proceso también reduce la brecha de las nanoantenas hasta ~ 5 nm bajo SEM con una tasa de reducción controlada. Con esta nueva técnica de fabricación, abre una vía para estudiar diferentes fenómenos que conduce a nuevos campos de investigación apasionantes ".