En la búsqueda de explotar propiedades únicas a nanoescala, Los científicos del Instituto de Tecnología de Stevens han desarrollado una técnica novedosa para crear matrices uniformes de nanoestructuras metálicas. Un equipo de profesores y estudiantes del Departamento de Física e Ingeniería Física, dirigido por el Dr. Stefan Strauf, se apropiaron de métodos de la litografía holográfica para demostrar un nuevo enfoque para ampliar la fabricación de matrices de nanogap plasmónicos y, al mismo tiempo, reducir los costos y la infraestructura. Un artículo sobre la técnica apareció recientemente en Nano letras 11, 2715 (2011).
"El profesor Strauf está investigando a la vanguardia de la física, "dice el Dr. Rainer Martini, Director del Departamento de Física e Ingeniería Física. "Su laboratorio está produciendo avances en la investigación con un impacto mucho más allá de su propio campo, además de brindar excelentes oportunidades de aprendizaje y publicación para estudiantes graduados y no graduados".
Las matrices de nanogap plasmónicos son esencialmente nanoestructuras metálicas colocadas de manera uniforme que presentan un pequeño espacio de aire entre vecinos. Al crear campos eléctricos fuertemente confinados bajo iluminación óptica, Estos pequeños espacios de aire permiten a los científicos utilizar las matrices en una variedad de aplicaciones, particularmente en la miniaturización de circuitos fotónicos y detección ultrasensible. Dichos sensores podrían usarse para detectar la presencia de proteínas o sustancias químicas específicas hasta el nivel de moléculas individuales, o empleado en microscopía de alta resolución. Circuitos nanofotónicos, capaz de transmitir grandes cantidades de información, se consideran cruciales para lograr la era del procesamiento exaflop y una nueva generación de potencia informática.
Las técnicas de fabricación establecidas para matrices nanogap se han centrado en métodos en serie, que requieren mucho tiempo, tienen un rendimiento bajo, y por lo tanto son caras. Litografía holográfica (HL), un enfoque óptico que aprovecha los patrones de interferencia de los rayos láser para crear patrones periódicos, Se había demostrado previamente que crea características de sublongitud de onda. El equipo del Dr. Strauf avanzó la metodología HL mediante el uso de interferencia de cuatro haces y el concepto de una celosía compuesta para crear formas de motivos gemelos sintonizables en una plantilla de polímero. resultando en espacios de aire metálicos de hasta 7 nm, setenta veces más pequeño que las longitudes de onda de la luz láser azul utilizada para escribir las características.
Los científicos de Stevens ampliaron la utilidad de HL para crear huecos con resultados comparables a las laboriosas técnicas de fabricación en serie, como la litografía por haz de electrones o el fresado por haz de iones enfocado. Además de ser un método de producción más simple y rentable, su técnica no requiere una sala limpia y actualmente logra un 90% de uniformidad en el patrón de la matriz. Por lo tanto, estas innovaciones proporcionan la base para hacer de alta calidad, arreglos a gran escala a mayor velocidad y menor costo de lo que se podía realizar anteriormente.
"Este proyecto de investigación me brindó la oportunidad de convertirme en un experto en la técnica del NS, "dice Xi Zhang, primer autor del artículo de Nano Letters y candidato a doctorado. Xi y sus compañeros de estudios ahora están midiendo los efectos de dispersión Raman mejorada en la superficie (SERS) que resultan de estas matrices y continúan mejorando la uniformidad de las matrices durante la fabricación. "Acabamos de obtener unos resultados excelentes del primer experimento SERS, y sin duda hay más artículos de seguimiento, " ella dice.
El Dr. Strauf es Director del Laboratorio de Nanofotónica (NPL) en Stevens, donde supervisa la investigación de vanguardia en los campos de la nanofotónica y la nanoelectrónica de estado sólido. La investigación en el laboratorio incluye el desarrollo de métodos de fabricación para materiales a nanoescala y aplicaciones de dispositivos cuánticos. Proyectos recientes de NPL han dado lugar a artículos publicados sobre puntos cuánticos y grafeno. El laboratorio ha recibido financiación para proyectos de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea y dos subvenciones para instrumentación de la Fundación Nacional de Ciencias. El Dr. Strauf también ha recibido el prestigioso premio NSF CAREER Award.
