a Representación artística de la capa de HgTe QD recubierta por encima de la matriz de nanobombas de Au impresas con láser. b Imagen SEM de vista lateral (ángulo de visión de 45 °) que muestra la matriz de nanobombas de Au impresa en un paso de 1 μm (la barra de escala corresponde a 1 μm). Una imagen SEM de primer plano en el recuadro superior demuestra la diferencia entre el período y el período "efectivo" de la matriz de nanobump. El recuadro inferior muestra una fotografía de dos matrices de nanobombas a gran escala (3 × 9 mm2) producidas en la película de Au con soporte de vidrio. c Espectro de reflexión de infrarrojos por transformada de Fourier (FTIR) típico de la matriz de nanobombas plasmónicas impresas en un paso de 1 μm (curva verde). La contribución de la resonancia de plasmón de superficie localizada (LSPR) de los nanobumps aislados de una forma determinada se muestra mediante la curva de trazos naranjas. FLPR denota la resonancia de plasmón reticular de primer orden. El recuadro proporciona la distribución del componente z del campo EM (Ez / E0) calculado 50 nm por encima de la superficie lisa de la película de Au a una longitud de onda de 1480 nm. Los círculos indican las posiciones del nanobump. Los detalles relacionados con los cálculos de LSPR y FLPR se proporcionan en la Información de respaldo. d Vista lateral (ángulo de visión de 70 °) Imagen SEM de la sección transversal del nanobump (la barra de escala es de 200? nm). mi, f Distribución de intensidad de campo EM calculada (E2 / E02) cerca del nanobump aislado (en el plano xz) y 50? nm por encima del nivel de la película suave de Au (en el plano xy) a una longitud de onda de bombeo de 880? nm (barras de escala en e , f son 200, 1000? Nm, respectivamente). Crédito:FEFU
Científicos de la Universidad Federal del Lejano Oriente (FEFU, Vladivostok, Rusia), junto con colegas de FEB RAS, Porcelana, Hong Kong, y Australia, fuentes brillantes ultracompactas fabricadas basadas en puntos cuánticos (QD) de telururo de mercurio emisor de infrarrojos (HgTe), los futuros elementos funcionales de las computadoras cuánticas y los sensores avanzados. Un artículo relacionado se publica en Luz:ciencia y aplicaciones .
Científicos de FEFU, junto con colegas de la rama del Lejano Oriente de la Academia de Ciencias de Rusia y expertos extranjeros, diseñó un láser de celosía resonante impreso en una superficie de película fina de oro que permite el control de las propiedades de radiación del infrarrojo cercano y medio de la capa de cobertura de los QD de telururo de mercurio (HgTe).
El rango espectral de infrarrojos cercano y medio es extremadamente prometedor para la implementación de dispositivos de telecomunicaciones ópticas, detectores, y emisores, así como sensores y sistemas de seguridad de última generación. Los QD de semiconductores desarrollados recientemente representan nanomateriales prometedores que emiten luz exactamente en este rango. Sin embargo, el problema principal está asociado con limitaciones físicas fundamentales (la regla de oro de Fermi, Recombinación de barrena, etc.) disminuyendo drásticamente la intensidad de las QD emisoras de infrarrojos.
Científicos de FEFU, y el Instituto de Procesos de Automatización y Control (IACP FEB RAS) junto con colegas extranjeros superaron por primera vez esta limitación mediante la aplicación de una red resonante especial de nanoestructuras. Los científicos formaron la celosía mediante impresión láser directa ultraprecisa sobre la superficie de una fina película de oro.
"La celosía de plasmón que desarrollamos consta de millones de nanoestructuras dispuestas en la superficie de la película de oro. Producimos dichas celosías utilizando un procesamiento láser directo avanzado. Esta tecnología de fabricación es económica en comparación con los métodos comerciales existentes basados en la litografía, fácilmente escalable, y permite la fabricación fácil de nanoestructuras en áreas de escala cm. Esto abre perspectivas para aplicar el enfoque desarrollado para diseñar nuevos dispositivos de telecomunicaciones ópticas, detectores, y emisores, incluido el primer microláser basado en QD emisor de infrarrojos, "dijo el autor de la obra, Aleksander Kuchmizhak, investigador del Centro de Realidad Virtual y Aumentada FEFU.
El científico explica que la red resonante convierte la radiación de la bomba en un tipo especial de ondas electromagnéticas denominadas plasmones de superficie. Tales olas propagarse sobre la superficie de la película de oro estampada dentro de la capa de cobertura de los QD, proporcionan su excitación eficiente aumentando el rendimiento de fotoluminiscencia.
"Para el rango espectral visible, Los puntos cuánticos se han sintetizado durante varias décadas. Solo unos pocos grupos científicos en el mundo, aunque, son capaces de sintetizar QD para el rango de infrarrojos cercano y medio. Gracias a la celosía de plasmón que desarrollamos, que consta de nanoestructuras de plasmón dispuestas de una manera especial, podemos controlar las principales características de emisión de luz de estos QD únicos, por ejemplo, aumentando repetidamente la intensidad y la vida útil de la fotoluminiscencia, reducir la eficiencia de las recombinaciones no radiativas, así como adaptando y mejorando el espectro de emisión ". Dijo Alexander Sergeev, investigador senior en IACP FEB RAS.
El científico señaló que los puntos cuánticos son una clase prometedora de luminóforos. Se sintetizan mediante un método químico simple y rentable, este material es duradero y, a diferencia de las moléculas orgánicas, no sufre degradación.
