İlerleme Tek bir kuantum ışık kaynağının süper çözünürlüklü seçici uyarımını ve görüntülemesini ilk kez elde etmek için yüzey plazmonlarının kullanılması
Işığın kırınım sınırı, geleneksel optik görüntülemenin çözünürlüğünü ve dielektrik fotonik cihazların boyutunu sınırlayarak, ışığın dalga boyu seviyesinde manipülasyonunu ve kullanımını sınırlarken, metal nano yapıların yüzey plazmonları ışık alanını nanoyapıların yüzeyiyle sınırlayabilir. Kırınım sınırını aşan nano ölçekli ışık manipülasyonunu etkinleştirir. Metal nanoteller yalnızca önemli bir yerel elektromanyetik alan geliştirme etkisine sahip olmakla kalmaz, ışığın nanometre ölçeğindeki atomlar, moleküller, kuantum noktaları, renk merkezleri ve diğer nano-kuantum ışık kaynakları ile etkileşimini artırabilir, aynı zamanda yüzey plazmon iletim modunu da destekler. Alt dalga boyuna bağlı optik sinyal iletimini gerçekleştirmek için plazmonik bir nano dalga kılavuzu olarak, çip üzerinde bir nanofotonik devre oluşturmak için temel unsurdur. Metal nanotellerin ve tek bir nano-kuantum ışık kaynağının birleştirilmesi, tek bir nicelleştirilmiş yüzey plazmonunun üretilmesini ve iletilmesini gerçekleştirebilir.Bu sistemin incelenmesi, temel fiziğin derinlemesine anlaşılması ve ışık ile madde arasındaki etkileşimin tek foton seviyesinde tasarımı için önemlidir. Fotonik cihazlar çok önemlidir. Metal nanotellere entegre edilmiş çoklu nano kuantum ışık kaynakları, koordineli radyasyon ve kuantum dolaşıklığı gibi yeni optik fenomenler oluşturmak için yüzey plazmonları aracılığıyla etkileşime girebilir. Nano ışık kaynakları arasındaki mesafe alt dalga boyu ölçeğine ulaştığında, optik mikroskobun çözünürlüğü, metal nanotel üzerindeki çoklu nano ışık kaynaklarının süper çözünürlüklü görüntülemesini ve süper çözünürlüklü kontrol edilebilir uyarılmasını sınırlayarak ilgili deneylerin ilerlemesini engeller.
Yukarıdaki problemlere yanıt olarak, Çin Bilimler Akademisi / Pekin Ulusal Yoğun Madde Fiziği Araştırma Merkezi, Fizik Enstitüsü Nanofizik ve Cihaz Laboratuvarı'nda ortak araştırmacı ve ortak çalışan Wei Hong, bir uyarım kaynağı olarak metal bir nanotel üzerinde bir plasmon girişim alanı tasarladı. Süper çözünürlüklü uyarma ve görüntüleme yöntemleri. Yüzey plazmon girişim saçak periyodu uyarma ışığının dalga boyundan çok daha küçük olduğundan, bu yöntem kırınım sınırını aşan bir optik çözünürlüğe sahiptir. İletim yüzeyi plazmonlarının gümüş nanoteller ve yerel yüzey plazmonları üzerindeki girişimi, zikzak dağıtılmış bir elektrik alanı oluşturur ve ters iletim yüzey plazmonlarının iki ışını, periyodik ve simetrik bir elektrik alanı oluşturmaya müdahale eder. İki uyarma ışığı arasındaki faz farkını ayarlayarak, yukarıda bahsedilen iki plazmon girişim alanının dağılımları nanotel boyunca hareket eder, böylece nanoteldeki kuantum noktalarındaki elektrik alan yoğunluğu değiştirilir, böylece kuantum noktaları kontrol edilebilir. uyarma. Bu yöntem, onlarca nanometre ile ayrılmış iki kuantum noktasının seçici uyarımını sağlamak için kullanılabilir Deneyde, bu teknolojinin uygulanabilirliği, 100 nm ile ayrılmış iki kuantum noktasının seçici uyarılmasıyla gösterilmiştir. Yapılandırılmış aydınlatma mikroskobik görüntüleme teknolojisini metal nanotel üzerindeki yüzey plazmon girişim alanı ile birleştirerek, çoklu kuantum noktalarının süper çözünürlüklü optik görüntülemesi simülasyon hesaplaması ile gerçekleştirilir ve çözünürlük yaklaşık 96 nm'dir. Bu çalışma, birden fazla nanometre kuantum ışık kaynağıyla birleştirilmiş plasmon nanowaveguidlerin optik özelliklerini incelemek ve karakterize etmek için deneysel bir yöntem sağlar ve nano ölçekte yüzey plazmonları ile geliştirilmiş ışık ve madde arasındaki etkileşim mekanizmasının derinlemesine anlaşılmasını sağlar. Yüzey plazmonlarına dayalı olarak yasaları uyumlu hale getirmek ve nano / kuantum fotonik cihazları ve devreleri tasarlamak büyük önem taşır. İlgili araştırma sonuçları Nano Letters 18, 2009-2015 (2018) 'de yayınlandı.
Yardımcı araştırmacı Wei Hong, metal nanotel yüzey plazmonlarının fiziksel özellikleri ve düzenlenmesi üzerine uzun vadeli sistematik araştırmalar yürüttü ve bir dizi orijinal sonuç elde etti. Kısa bir süre önce, kendisi ve arkadaşları, Nanowires'de Plasmon Waveguiding adlı davetli bir derlemeyi uluslararası üne sahip Chemical Reviews dergisinde (etki faktörü 47.9) yayınlamaya davet edildi. Makale hakemlerden oybirliğiyle yüksek övgü aldı ve çok zamanında, kapsamlı ve yetkili bir inceleme ("çok zamanında ve kapsamlı bir inceleme", "kapsamlı ve yetkili bir inceleme") olarak kabul ediliyor ve bir nanoplazma Fotonik alanındaki en iyi incelemelerden biri ("nanoplazmonik alanındaki en iyi incelemelerden biri").
Yukarıdaki çalışma Çin Bilimler Akademisi, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı ve Bilim ve Teknoloji Bakanlığı tarafından finanse edildi.
Şekil 1. Kuantum noktalarının kontrol edilebilir uyarılmasını sağlamak için gümüş nanotel yüzey plazmonlarının kullanılması (Nano Lett. 18, 2009-2015 (2018)).
Şekil 2. 100 nm ile ayrılmış iki kuantum noktasından herhangi birini seçici olarak uyarmak için gümüş nanotel yüzey plazmonlarını kullanma (Nano Lett. 18, 2009-2015 (2018)).
Şekil 3. Yüzey plazmon girişim alanı, çoklu kuantum noktalarının süper çözünürlüklü optik görüntülemesini elde etmek için yapılandırılmış aydınlatma mikroskobu görüntüleme teknolojisinde kullanılır (Nano Lett. 18, 2009-2015 (2018)).
Şekil 4. Metal nanotellerde yüzey plazmon iletiminin şematik diyagramı, plazmon modu dağılım ilişkisinin şematik diyagramı ve üç araştırma yönü (Chem. Rev. 118, 2882-2926 (2018)).
Editör: loulou
En Yeni 10 Popüler Makale
Görüntülemek için başlığa tıklayın
