Ученые научились создавать и контролировать плазмонные волны на поверхности материалов - «Наука и технологии»

Исследователи из Гарварда добились успеха в создании так называемой плазмонной поверхности, поверхности, образованной волнами плазмонов, распространяющимися подобно волнам на поверхности воды. Более того, ученые продемонстрировали, что этими волнами можно управлять с достаточной степенью точности, что, в свою очередь, можно использовать при разработке самых экзотических плазмонных и плазмонно-электронных устройств. Подтверждением факту создания плазмонных волн стала частица, которая подобно серфингисту, скользила по поверхности образованных плазмонных волн, излучая впереди себя конус света, возникающий за счет проявления эффекта Черенкова.

Ключом к созданию контролируемых плазмонных волн стали вращающиеся апертуры, изготовленные в тонкой металлической пленке, через которые свет попадал на поверхность специального метаматериала. Однако, возбуждаемые таким методом плазмоны являются статичными образованиями и для того, чтобы заставить возникнуть волны, ученые прибегли к одной уловке. Они заставили двигаться электрические заряды вдоль полосы условно одномерного метаматериала, что послужило причиной возникновения плазмонных волн, подобно тому, как днище движущегося катера становится источником расходящихся от него волн на воде.

Вышеупомянутый метаматериал представляет собой тонкую золотую пленку с нанесенной на ее поверхности чередой нано-разрезов. Возникающие плазмонные волны, проходя через эти разрезы каждый раз немного изменяют свою фазу друг относительно друга, что приводит к увеличению скорости "бегущей" плазмонной волны. А величина, глубина и другие параметры наноразрезов действуют словно руль катера, позволяя управлять направлением и скоростью распространения плазмонных волн на наноуровне.

Дополнительный рычаг управления плазмонными волнами дает направление света, освещающего поверхность метаматериала, а использование строго поляризованного света может даже изменить направление распространения волны на обратное. Только представьте себе катер, создающий волны, двигающиеся ему навстречу….

"Само наблюдение всех этих эффектов было достаточно сложным занятием, ведь поверхностные плазмоны невозможно увидеть ни глазом, ни при помощи объектива камеры" - рассказывает Антонио Амбросио (Antonio Ambrosio), ученый из SEAS и член итальянского Научного совета, - "Для того, чтобы рассмотреть эти волны мы использовали новую экспериментальную технику, которая позволяет оторвать плазмоны от поверхности, превратить их в видимый свет, направить этот свет в оптическое волокно и зарегистрировать его фотодатчиком".

Технологии, позволяющие создавать и управлять распространением плазмонных волн, могут стать основой создания множества новых типов плазмонных устройство, таких, как усилители и "линзы", способные фокусировать или рассеивать свет на наноуровне. На базе таких элементов можно будет создавать своего рода двухмерные плазмонные "голограммы", выступающие в роли устройств хранения или обработки информации.