Čalmerso technologijos universiteto (Švedija) tyrėjai sukonstravo labai paprastą nanoanteną, kuri sugeba raudoną ir mėlyną šviesą nukreipti priešingomis kryptimis. Įdomu tai, kad antenos matmenys yra mažesni už išsklaidomos šviesos bangos ilgį. Šis darbas, aprašytas šios savaitės prestižinio žurnalo „Nature Communications“ numeryje, gali padėti sukurti optinius nanojutiklius, kurie aptiktų itin menkas dujų arba biomolekulių sankaupas.

Struktūra, kurios matmenys nesiekia matomos šviesos bangos ilgio (nuo maždaug 390 iki 770 nanometrų), neturėtų sugebėti sklaidyti šviesos. Tačiau būtent tai kuo puikiausiai atlieka naujoji nanoantena. Visas Čalmerso technologijos universiteto tyrėjų panaudotas triukas – antena, sudaryta iš asimetrinės medžiagų struktūros, sukuria optinius fazės poslinkius.

Anteną sudaro dvi sidabro ir aukso nanodalelės, kurias ant stiklo paviršiaus skiria apie 20 nanometrų atstumas. Eksperimentai rodo, jog antena sugeba išsklaidyti matomąją šviesą taip, kad raudona ir mėlyna spalvos nukreipiamos priešingomis kryptimis.

„Šio egzotinio reiškinio paaiškinimas glūdi optiniuose fazių poslinkiuose, – teigia vienas iš tyrėjų Timuras Šegajus (Timur Shegai). – Priežastis yra ta, kad aukso ir sidabro nanodalelės pasižymi skirtingomis optinėmis savybėmis, tiksliau, skirtingais plazmonų rezonansais. Plazmonų rezonansas reiškia, jog laisvieji nanodalelių elektronai stipriai virpa šviesos dažniu, todėl tai paveikia pačią šviesą – nepaisant tokio mažo antenos dydžio.“

Čalmerso technologijos universiteto tyrėjų sugalvotas metodas valdyti šviesą naudojant asimetrinę medžiagų kompoziciją, pavyzdžiui, sidabrą ir auksą, yra visiškai naujas. Tokią nanoanteną paprasta pagaminti. Mokslininkai išsiaiškino, jog antenas nesudėtinga sukonstruoti taikant pigų koloidinės litografijos metodą.

Nanoplazmonika yra smarkiai besiplečianti tyrimų sritis, vienas iš jos prioritetų – regimosios šviesos valdymas nanomasteliniu lygmeniu naudojant įvairias metalų nanostruktūras. Dabar mokslininkų darbą turėtų palengvinti naujas įrankis – asimetrinė medžiagų kompozicija.

Kaip teigia profesorius Mikaelis Kalas (Mikael Käll), nanoplazmoniką galima pritaikyti įvairiose srityse.

„Vienas iš pavyzdžių yra optiniai prietaisai, kur plazmonai gali būti panaudoti konstruojant jutiklius, kurie sugebėtų aptikti itin mažas toksinų arba kitų dominančių medžiagų koncentracijas. Tarkim, bandinyje būtų galima aptikti pavienes molekules, kas padėtų, pavyzdžiui, diagnozuoti ligą pradinėje jos stadijoje ir laiku paskirti gydymą.“