圖 “柱基金領結”納米粒子陣列,在電磁力的作用下產生可調節的運動。
科技日報訊 最近,美國伊利諾斯大學厄本那—香檳分校一個研究小組開發出一種新奇的可調節納米天線,利用電子掃描顯微鏡操控的等離子場增強產生機械運動,改變納米天線間隙,使之重新排列組合。這也為將來開發新型等離子光機系統鋪平了道路。相關論文發表在最近的《自然·通訊》上。
等離子納米天線具有納米紋理的表面,能在深亞波長范圍約束和增強電場,正在顯出越來越多的優勢。負責該研究的機械科學與工程副教授基曼尼·圖森特說:“納米紋理表面就像一種預編程序,入射光與表面相互作用后,光的性質就會發生改變。我們的方法是用已制作好的納米陣列結構,在電子掃描顯微鏡下對陣列進行調整,實現對等離子光學性質進一步重組。因此人們能在制作好之后而不是之前,決定所需的納米結構來改變光。”
據物理學家組織網近日報道,研究人員開發的納米天線稱為柱-領結納米天線(p-BNA)陣列模板,每根直徑約250納米,用金制作成領結狀柱塊,“領結”下墊有500納米高的玻璃柱。單個p-BNA間隙大小可調節縮小約5納米(比用目前傳統的電子束平印技術所能達到的要小4倍)。
實驗顯示,標準掃描電子顯微鏡(SEM)發出的一個電子束,可以讓單根或多根p-BNA子陣列以60納米/秒的速度變形。論文第一作者、該校電力與計算機工程博士布萊恩·洛克斯沃西說:“我們觀察到,在電子的激發下,等離子模推動納米天線出現了明顯變形,這在金粒子之間造成了納牛(10的負9次方牛)級別的受力差異。”研究小組認為,p-BNA柱高度與厚度比例為4.2,相對較高,再加上周圍有大量的熱,這讓它們能服從電子束引起的納牛級別的微小力差而產生運動。
研究人員指出,本研究的重要性有三方面:一是納米天線的光(等離子)反應調節深入到單根天線水平;二是在傳感和納米粒子操控方面,能帶來具有唯一空間定位地址的納米光子設備;三是為研究機械、電磁和熱力現象提供了一個納米級別的平臺。
“我們的制造過程是一種創新性的方法。”研究小組的阿布多·布雅說,“在掃描電子顯微鏡(SEM)下制造等離子納米天線結構,克服了傳統平版印刷技術的近似缺陷,能可控地將納米天線間隙減小5納米。這種新的制造技術,也為其他眾多領域的研究開辟了新途徑。”
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