Laserljus ger komplexa nanostrukturer
Med en enda puls av laserljus kan man skapa komplexa, ordnade system av nanostrukturer. Det visar forskare vid Chalmers. Fenomenet, som tidigare aldrig har observerats, beskrivs nu i en artikel i den vetenskapliga tidskriften Nature Photonics.
– Vi har upptäckt en metod där vi kan kontrollera det mönster som nanopartiklarna organiserar sig i, säger fysikern Dinko Chakarov, som är en av artikelförfattarna. De komplexa nanostrukturer som bildas skulle kunna användas vid tillverkning av fiberoptik, sensorer och avancerade lysdioder och lasrar.
Forskarna har utgått från ett lager av oordnade nanopartiklar av guld eller silver på ett membran av nanometer-tjocklek. När partiklarna träffas av en laserpuls fångar de in en del av ljuset, genom en excitation som kallas för plasmon-resonans. Det innebär att partiklarnas fria elektroner svänger fram och tillbaka tillsammans i takt med ljusets frekvens.
Plasmon-resonansen gör att ljuset effektivt sprids och fångas in i det tunna membranet. På grund av reflektion från membranets kanter, och resonans med resten av ljuset från laserpulsen, bildas en stående elektromagnetisk våg. Resultatet blir “heta” och “kalla” zoner på membranets yta. De “heta” zonerna uppnår så hög energi att guld- eller silverpartiklarna smälter och flyttar sig enligt ett givet mönster. Allt detta händer inom loppet av några få nanosekunder.
Forskarna har visat att man kan styra mönstret genom att variera olika parametrar. Det handlar om laserljusets vinkel, våglängd och polarisering, samt membranets tjocklek och vilken typ av partiklar man använder.
Upptäckten bidrar till förståelsen av den grundläggande växelverkan mellan ljus och materia. Artikeln visar också hur plasmon-resonansen kan utnyttjas för att fånga in ljus på ett sätt som kan leda till bättre solceller.
Läs även tidigare pressmeddelande: “Energiska nanopartiklar svänger solljus till elektricitet”:
http://chalmersnyheter.chalmers.se/Article.jsp?article=11017
Kontaktinformation
För mer information, kontakta:
Dinko Chakarov, Kemisk fysik, Institutionen för teknisk fysik, Chalmers tekniska högskola.
Tel: 031-772 3375
dinko.chakarov@fy.chalmers.se
