Nanotube 'fuzz' boosts optical performance
Un nou dispozitiv care controleaza lumina folosind o serie de structuri mici de aur acoperite cu nanotuburi de carbon a fost dezvoltat de fizicieni din Marea Britanie si Italia. Bazat pe o "metamaterial fotonice", dispozitivele s-au gasit utilizarea in lasere si componente optice de comunicatii.
Metamateriale sunt materiale artificiale care contin tablouri de structuri mici, cum ar fi tije si inele care reactioneaza la undele electromagnetice de lumina si alte moduri neobisnuite. De exemplu, o metamaterial poate fi conceput pentru a avea un indice de refractie care variaza tot materialul, si care poate fi chiar negativ, in unele cazuri. Astfel de proprietati unice inseamna ca metamateriale au fost deja utilizate pentru a face "super-lentile", care bate limita de difractie, si "pelerine de invizibilitate", pentru microunde.
Performanta de metamateriale in cauza a fost limitat de interactiunea lor relativ slab cu lumina. Dar acum, Nikolay Zheludev si colegii sai de la Universitatea din Southampton si cercetatorii de la Institutul Italian de Tehnologie din Catanzaro s-au gasit o cale in jurul valorii de aceasta problema prin crearea unei metamaterial nou hibrid, care combina nanotuburi de carbon si un metamaterial din aur. Compozit care rezulta are un raspuns consolidat la lumina - care este, de modificari indicele de refractie foarte puternic si rapid, in comparatie cu alte metamateriale atunci cand este expusa la un fascicul de lumina. Intr-adevar, ea reactioneaza in mai putin de o picosecond, spre deosebire de microsecunde pentru cristale lichide, de exemplu.
Groovy aur
Echipa de fabricat metamaterial in doua etape. Ei au inceput cu un strat plat subtire de aur pe care le bombardat cu un fascicul de atomi de galiu pentru a reduce caneluri aproximativ 25 nm larg. Canelurile format o matrice regulat cu fiecare celula contine o unitate de patrat cu laturile de 500 nm, dintre care doua sunt sparte (a se vedea "Array de patrate taiate in aur").
Aceasta structura se numeste "metamaterial plasmonice", deoarece proprietatile sale optice implica plasmons de suprafata. Acestea sunt oscilatii colective de electroni pe suprafata de un metal care interactioneaza cu lumina. Apoi, echipa a pulverizat o solutie de nanotuburi de carbon - mici tuburi cu pereti doar un atom grosime - pe aceasta metamaterial si apoi uscate pentru a crea un strat pufos de aproximativ 50 nm grosime. Ei numesc acest layer o scara nanometrica "feutre" din franceza pentru simtit.
CNTs au fost folosite, deoarece acestea poseda proprietati unice optice neliniare, si sa interactioneze cu atat lumina si plasmons. Ele sunt, de asemenea, simple si ieftine de a face, robuste si pot fi integrate cu usurinta in ghiduri de unda si alte dispozitive fotonice.
q-comutare componente
Structura rezultata ar putea fi utilizate pentru a face limitatoare de optice, care sunt componente care impiedica o crestere de putere in retelele optice. Ei s-au gasit, de asemenea, utilizarea in modul "-blocare" si "Q-comutare" componente de lasere care permit impulsuri scurte care urmeaza sa fie generate, precum si circuite la scara nanometrica ca procesul de semnale optice de date.
Akhlesh Lakhtakia de Penn State University a spus ca folosirea physicsworld.com nanotuburi de carbon, in acest fel este un prim pas important spre crearea dispozitivelor comerciale bazate pe incluziuni metalice structurate, adaugand ca nanotuburile ar putea, de asemenea, in mod eficient pentru compensa pierderile optice in dispozitive finite.
Echipa Zheludev acum planuri de a dezvolta alte tipuri de metamateriale neliniare, comutabile si controlabile.
Lucru este descris in Fiz. Rev Lett. 104 153902.