Свет может проходить через наноотверстия

 


Исследуя наноапертуры в металлических пленках, ученые Бостонского Университета (Boston University), США показали, что свет может проходить через отверстия, которые в 100 раз меньше, чем длина волны этого света. Группа, в которую входили также физики Кембриджского Университета (University of Cambridge), Великобритания, также показала, что локализация света и характеристики пропускания могут быть подобраны изменением геометрии апертуры – то, что является необыкновенно важным во многих приложениях, а в особенности, в нелинейной оптике и молекулярной спектроскопии.

Руководитель группы Хаттис Элтаг (Hatice Altug) так прокомментировала результаты: «Фотоны среднего инфракрасного диапазона могут быть сфокусированы в сверхмалые объемы, примерно в 105 раз меньшие, чем возможности фокусировки, которые дает обычная оптическая линза».

Для проведения экспериментов группа изготовила 100 х 100 мкм матрицы коаксиальных прямоугольных апертур в оптических пленках толщиной 100 нм.

Несмотря на то, что наноапертуры приблизительно в 100 раз меньше длины волны падающего инфракрасного излучения, почти 50% излучения проходит через оптически толстые металлические пленки. Это становится возможным потому, что падающее излучение преобразуется в поверхностные плазмонные волны (плазмонные возбуждения), которые эффективно проходят через отверстия наноразмера. Когда плазмон достигает противоположной поверхности, каждое отверстие работает как точечный источник излучения, преобразуя плазмоны обратно в излучение. Как результат интерференции между множеством наноотверстий образуется реконструированная плоская волна.

Фотоны регистрируются приемниками излучения, которые поставляют информацию о геометрических и электромагнитных характеристиках отверстия.

Глубина интерференции и, соответственно, эффективность пропускания, а также поляризационные харатеристики существенно зависят от геометрии апертуры. Это происходит потому, что плазмоны, образованные падающим излучением, могут пройти через отверстие в пленке к задней поверхности только путем передачи энергии локальным плазмонам, связанным с апертурой.

Такой «необыкновенный эффект пропускания» излучения через наноотверстия может привести к значительным изменениям электромагнитного поля и его локализации в очень малом объеме, что является многообещающим для нелинейных оптических систем и систем повышения качества вибро- сигналов в методах ИК и Рамановской спектроскопии. Явление улучшения пропускания излучения может ббыть использовано во многих областях, включая оптику ближнего поля, использованием эффектов формы отверстий; в оптоэлектронике, для увеличения скорости регистрации сигнала; повышении эффективности источников излучения и фотоэлементов.


Источник: NanoNewsNet