Лазерный мир

Российские ученые разработали оптический метод, позволяющий перестраивать свойства гибридных олигомеров из металла и диэлектрика. Такие олигомеры перспективны для разработки новых устройств записи информации, а также создания сенсоров. Предложенный метод работы с такими структурами быстрее и проще альтернативных. Исследование опубликовано в журнале Laser & Photonics Reviews.

Reconfigurable Near‐field Enhancement with Hybrid Metal‐Dielectric Oligomers

Tailoring of the near‐field properties of the nanostructures is a significant task for the control of radiation of nanoscale light sources as well as for sensing applications. Generally, this task is solved in plasmonic oligomers on the fabrication step by the choice of geometry or by controlling the excitation light during the experiments. Here, the pronounced modification of the near‐field pattern in hybrid gold‐silicon oligomers by femtosecond laser reshaping by visualizing it with aperture‐type near‐field optical microscope is demonstrated. This effect correlates with a moderate red‐shift of the broadband magnetic dipole resonance of the structure that occurs upon reshaping the gold component of the oligomers. The proposed all‐optical near‐field reconfiguration approach makes hybrid oligomers a promising platform for on‐demand engineering of local field enhancement in metadevices for data recording and sensing.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/lpor.201800274

Управление свойствами наноструктур – важная задача для контроля излучения наноразмерных источников света, а также для сенсорных приложений. В последние годы такие задачи решаются в области плазмоники, где для управления светом используются различные металлические наночастицы. С развитием нового направления — диэлектрической нанофотоники — ученым удалось преодолеть ряд ограничений, существующих в плазмонике и связанных, в частности, с потерями на оптических частотах.

Но в последнее время актуальной становится еще одна новая концепция, предполагающая создание гибридных систем, которые объединяют преимущества металлов и диэлектриков и обладают улучшенными свойствами, необходимыми в контексте практического применения.

Плазмонная или диэлектрическая наночастица может действовать как передающая антенна, которая преобразует локализованное электромагнитное поле в свободно распространяющиеся волны, или как принимающая, которая преобразует энергию внешнего электромагнитного поля в сильно локализованные колебания.

Наиболее интересные эффекты могут быть достигнуты, когда наноантенны расположены в кластерах, или олигомерах – группах связанных наноантенн.

Управлять распределением ближних полей олигомеров можно за счет изменения падающей волны: при определенной ее конфигурации происходит перестройка отклика олигомера в ближнем поле. Однако, чтобы получить новый отклик, необходимо изменить возбуждающее излучение, что, в свою очередь, связано с рядом технических сложностей.

Коллектив российских ученых разработал полностью оптический подход к реконфигурации ближнего поля. В своей работе они продемонстрировали модификацию картины ближнего поля в гибридных олигомерах золото-кремний путем фемтосекундного лазерного преобразования.

«Использование лазера значительно упрощает процесс: вы один раз записали карту распределения ближних полей и далее работаете с этим. Гибридные структуры делаются стандартным методом литографии, а потом вы просто применяете фемтосекундное лазерное излучение, чтобы их модифицировать. При этом для перестройки ближних полей не нужно использовать более затратные по времени и менее экологичные химические методы, дополнительное оборудование, ряд других более сложных способов, — говорит Яли Сун (Yali Sun), аспирант физико-технического факультета Университета ИТМО, ведущий автор статьи. — Результаты наших экспериментов показали, что даже умеренное воздействие фемтосекундного лазера, которое почти не изменяет рассеивающие свойства в дальней зоне олигомеров, приводит к сильной реконфигурации их ближнего поля».

По словам ученого, наработками в области гибридных наноструктур уже интересуется ряд крупных компаний. В перспективе специалисты планируют продолжить исследования в этой области и постараться применить разработанную технологию в нанофотонных системах.

Источник: http://www.nanonewsnet.ru/news/2019/razrabotan-sposob-izmeneniya-nanostruktur-dlya-zapisi-informatsii