Die Größenreduzierung von photonischen und elektronischen Elementen ist ein entscheidender Faktor für die zukünftige Entwicklung einer ultraschnellen Datenverarbeitung und einer ultradichten Informationsspeicherung. Die Miniaturisierung eines solchen wichtigen Arbeitspferdinstruments - des Lasers - ist ein wichtiger Schritt.[caption id="attachment_1181" align="aligncenter" width="500"] Plasmonische Laser nutzen eine starke elektromagnetische Feldbegrenzung bei Dimensionen deutlich unterhalb der Beugungsgrenze. Allerdings wurde das Lasern von einem elektromagnetischen Hotspot, der von diskreten, gekoppelten Metallnanopartikeln NPs unterstützt wird, bisher nicht explizit demonstriert. Wir präsentieren ein neues Design für aRaumtemperatur-Nanolaser basierend auf dreidimensionalen 3D Au-Bowtie-NPs, die von einem organischen Verstärkungsmaterial getragen werden Die extreme Feldkompression und damit das ultrakleine Modenvolumen innerhalb der Bowtie-Lücken erzeugten Laseroszillationen in der lokalisierten Plasmonenresonanz-Lückenmode des 3DBowties. Transiente Absorptionsmessungen bestätigten einen ultraschnellen resonanten Energietransfer zwischen photoangeregten Farbstoffmolekülen und Gap-Plasmonen auf der Pikosekunden-Zeitskala. Es wird erwartet, dass diese plasmonischen Nanolaser leicht in Si-basierte photonische Geräte, rein optische Schaltkreise und nanoskalige Biosensoren integriert werden können. [ImageQuelle: Kurzweiai
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„Kohärente Lichtquellen im Nanometerbereich sind nicht nur wichtig, um Phänomene in kleinen Dimensionen zu erforschen, sondern auch um optische Geräte mit Größen zu realisieren, die die Beugungsgrenze von Licht übertreffen können“, sagteTeri Odom
, ein Nanotechnologie-Experte, der die Forschung leitete.Odom ist der Board of Lady Managers of the Columbian Exposition Professor of Chemistry in theWeinberg College of Arts and Sciences
und Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen in der McCormick School of Engineering and Applied Science.„Der Grund, warum wir Nanolaser mit kleineren Größen herstellen können, als die Beugung erlaubt, liegt darin, dass wir den Laserhohlraum aus Metallnanopartikel-Dimeren hergestellt haben – Strukturen mit a
3D 'Fliege' Form“, sagte Odom.Diese Metall-Nanostrukturen unterstützen lokalisierte Oberflächenplasmonen – kollektive Oszillationen von Elektronen – die keine grundlegenden Größenbeschränkungen haben, wenn es darum geht, Licht einzuschließen.Werbung
Die Verwendung der Bowtie-Geometrie hat gegenüber früheren Arbeiten an Plasmonenlasern zwei wesentliche Vorteile: 1 Die Bowtie-Struktur bietet aufgrund eines Antenneneffekts einen wohldefinierten, elektromagnetischen Hotspot in einem Volumen von Nanogröße, und 2die individuelle Struktur weist aufgrund ihrer diskreten Geometrie nur minimale Metall-„Verluste“ auf. „Überraschenderweise haben wir auch festgestellt, dass die 3D-Bowtie-Resonatoren bei Anordnung in einem Array Licht in bestimmten Winkeln entsprechend den Gitterparametern emittieren können“, sagte Odom.Werbung
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