La Figura (a) muestra una impresión artística del efecto túnel direccional en una unión molecular de doble barrera seguida de excitación de plasmón [Crédito:Harshini Venkata ANNADATA]. La Figura (b) muestra las imágenes experimentales de emisión de luz desenfocada que muestran la excitación direccional de los polaritones del plasmón de superficie para muestras que contienen moléculas con y sin un ángulo de inclinación específico. Crédito:Nano Letters
Los científicos de NUS han desarrollado un método para la excitación direccional de plasmones a escala de longitud molecular con fuentes impulsadas eléctricamente. Los dispositivos fotónicos que utilizan la luz pueden transmitir información mucho más rápido que los sistemas nanoelectrónicos. Sin embargo, tienden a ser mucho más grandes y difíciles de integrar con sistemas nanoelectrónicos.
Plasmónicos, que implica el estudio de las interacciones entre la luz y las partículas cargadas, como los electrones en el metal, tiene el potencial de cerrar la brecha entre la nanoelectrónica y la fotónica. Un aspecto importante es tener fuentes de excitación que puedan convertir directamente señales eléctricas en plasmones para superar el desajuste de tamaño entre los pequeños dispositivos nanoelectrónicos y los grandes elementos fotónicos, que está limitado por el gran tamaño de los fotones. Los plasmones pueden verse como luz confinada, hasta 100 veces más pequeño que los fotones, con dimensiones compatibles con nanoelectrónica. También sería muy deseable poder controlar la dirección de excitación de los plasmones, para orientarlos hacia otros componentes para reducir la necesidad de elementos ópticos.
Un equipo dirigido por el profesor Christian A. NIJHUIS del Departamento de Química, NUS, en colaboración con el Dr. Nikodem TOMCZAK del Instituto de Investigación e Ingeniería de Materiales, Agencia para la Ciencia, Tecnología e Investigación (IMRE, A * STAR) ha descubierto que la dirección de excitación de los polaritones de plasmón de superficie (SPP) en una unión molecular (de doble barrera) se puede controlar ajustando el ángulo de inclinación de las moléculas a la superficie del electrodo. Estos SPP son ondas de luz que funcionan como elementos fotónicos, llevar información a alta velocidad. Los investigadores pudieron excitar los plasmones a lo largo de la dirección del túnel sin el uso de grandes elementos ópticos que potencialmente pueden causar complicaciones en el diseño y fabricación de los dispositivos.
La unión molecular de doble barrera está formada por monocapas de moléculas que constan de dos segmentos, una unidad altamente conductora y una sección aislante. Las moléculas están intercaladas entre dos electrodos metálicos. El ángulo de inclinación del segmento conductor a lo largo del cual los electrones hacen un túnel de manera eficiente se puede controlar con precisión cambiando la longitud de la sección aislante. A diferencia de las barreras convencionales de túnel de óxido metálico, la dirección de tunelización en estas uniones moleculares de doble barrera se puede controlar con precisión.
El profesor Nijhuis dijo:"Estos resultados son interesantes porque nuestras fuentes de plasmones no están limitadas por difracción y demuestran la manipulación de plasmones a escala de longitud molecular sin el uso de grandes elementos ópticos". como antenas, o fuentes de luz externas ".
Estos resultados brindan nuevos conocimientos sobre las interacciones luz-materia en las uniones de túneles y son un importante paso siguiente para integrar las uniones de túneles con guías de ondas plasmónicas.
