Se sabe que ciertas nanoestructuras metálicas exhiben una característica espectral claramente asimétrica. Este rasgo característico, conocida como resonancia Fano, ha atraído una cantidad considerable de atención debido a su potencial en aplicaciones de detección.

La Fano resonancia es causada por la interferencia de dos modos propios (modos de excitación de electrones), por lo que su forma y longitud de onda son sensibles a ligeras variaciones en el entorno. Un pequeño cambio en el índice de refracción, por ejemplo, podría dar lugar a un gran cambio en la resonancia de Fano.

Hasta aquí, la mayoría de las estructuras metálicas utilizadas para generar resonancias Fano han sido hechas de oro. La longitud de onda de tales resonancias Fano se encuentra típicamente en la región infrarroja, que no es ideal para aplicaciones prácticas de detección. Jing Bo Zhang y sus compañeros de trabajo en el Instituto de Almacenamiento de Datos A * STAR ahora han propuesto una nanoestructura de anillo plateado de doble disco para generar resonancia Fano en el rango visible.

La nanoestructura comprende un anillo de doble disco que consta de dos discos de plata, midiendo decenas de nanómetros de ancho, colocado dentro de un anillo de plata. Los investigadores calcularon los modos ópticos de las estructuras utilizando el método de dominio de tiempo de diferencia finita (FDTD). Descubrieron que el acoplamiento entre uno de los modos propios de disco dual y uno de los modos propios del anillo produce una resonancia de Fano justo por debajo de 700 nanómetros de longitud de onda, bien dentro del espectro visible.

La forma y la longitud de onda de la resonancia Fano se pueden ajustar con precisión variando los parámetros geométricos que definen la estructura del anillo de doble disco. La capacidad clave de un sensor de biomoléculas es su reacción a un cambio en el entorno. Los cálculos mostraron que al aumentar el índice de refracción del medio ambiente, la resonancia Fano está fuertemente desplazada al rojo. Esto es para simular un caso en el que una capa delgada de un material dieléctrico, como una capa de biomoléculas específicas, se supone que cubre la nanoestructura.

Los cálculos eran prometedores, pero debían verificarse experimentalmente. Los investigadores utilizaron la litografía por haz de electrones y las correspondientes técnicas de nanoprocesamiento para fabricar anillos de plata de doble disco en cuarzo y, de hecho, observaron la resonancia de Fano en el rango de luz visible.

La observación de la resonancia Fano y su sensibilidad a los cambios ambientales en el rango visible es un resultado importante para las aplicaciones de detección. Los investigadores tienen como objetivo mejorar aún más el diseño de la nanoestructura. "Ya hemos determinado y fabricado la geometría óptima de las estructuras de anillo de doble disco para la biodetección, ”Dice Zhang. "A continuación, vamos a funcionalizar químicamente la superficie de la estructura para examinar y mejorar la capacidad de detección de forma experimental".