Los canales microscópicos de nanopartículas de oro tienen la capacidad de transmitir energía electromagnética que comienza como luz y se propaga a través de "plasmones oscuros". "según investigadores de la Universidad de Rice.

Un nuevo artículo en la revista American Chemical Society Nano letras muestra cómo incluso las colecciones desordenadas de nanopartículas en matrices tan delgadas como 150 nanómetros pueden convertirse en guías de ondas y transmitir señales en un orden de magnitud mejor que los experimentos anteriores. La transferencia de energía eficiente a escala micrométrica puede mejorar en gran medida los dispositivos optoelectrónicos.

El laboratorio de Rice de Stephan Link, un profesor asistente de química e ingeniería eléctrica e informática, ha desarrollado una forma de "imprimir" líneas finas de nanopartículas de oro en vidrio. Estas líneas de nanopartículas pueden transmitir una señal de una nanopartícula a la siguiente en muchas micras, mucho más lejos que los intentos anteriores y aproximadamente equivalente a los resultados observados con nanocables de oro.

Las geometrías complejas de guías de ondas son mucho más fáciles de fabricar con cadenas de nanopartículas, Dijo Link. Él y su equipo utilizaron un haz de electrones para cortar pequeños canales en un polímero sobre un sustrato de vidrio para dar forma a las líneas de nanopartículas. Las nanopartículas de oro se depositaron en los canales mediante fuerzas capilares. Cuando el resto del polímero y las nanopartículas perdidas se eliminaron, las líneas quedaron, con las partículas separadas por unos pocos nanómetros.

Los plasmones son ondas de electrones que se mueven a través de la superficie de un metal como el agua en un estanque cuando son perturbados. La perturbación puede ser causada por una fuente electromagnética externa, como la luz. Las nanopartículas adyacentes se acoplan entre sí donde sus campos electromagnéticos interactúan y permiten que una señal pase de una a otra.

Link dijo que los plasmones oscuros pueden definirse como aquellos que no tienen un momento dipolar neto, lo que los hace incapaces de acoplarse a la luz. "Pero estos modos no son totalmente oscuros, especialmente en presencia de desorden, ", dijo." Incluso para los modos subradiantes, hay una pequeña oscilación dipolo.

"Nuestro argumento es que si se pueden acoplar a estos modos subradiantes, la pérdida por dispersión es menor y la propagación del plasmón se mantiene en distancias más largas, "Link dijo." Por lo tanto, mejoramos el transporte de energía a distancias mucho más largas que lo que se ha hecho antes con cadenas de partículas metálicas ".

Para ver que tan lejos Link y su equipo recubrieron las líneas de 15 micrones de largo con un tinte fluorescente y utilizaron un método de fotoblanqueo desarrollado en su laboratorio para medir la distancia de los plasmones, excitado por un láser en un extremo, propagar. "La amortiguación de la propagación del plasmón es exponencial, ", dijo." A cuatro micrones, tienes un tercio del valor de intensidad inicial.

"Si bien esta distancia de propagación es corta en comparación con las guías de ondas ópticas tradicionales, en circuitos miniaturizados solo es necesario cubrir escalas de longitud pequeña. Podría ser posible eventualmente aplicar un amplificador al sistema que alargaría la distancia de propagación, ", Dijo Link." En términos de lo que la gente pensaba que era posible con las cadenas de nanopartículas, lo que hemos hecho ya es una mejora significativa ".

Link dijo que se ha demostrado que los nanocables de plata transportan una onda de plasmón mejor que el oro, hasta 15 micrones, aproximadamente una sexta parte del ancho de un cabello humano. "Sabemos que si probamos con nanopartículas de plata, podemos propagarnos mucho más tiempo y, con suerte, hacerlo en estructuras más complejas, ", dijo." Es posible que podamos usar estas guías de ondas de nanopartículas para enlazar con otros componentes, como nanocables, en configuraciones que de otro modo no serían posibles ".