Gouden Fom-trechter perst lichtbundel op nanodraadje

Reading time: 2 minutes

Author:

Onderzoekers van het Fom-Instituut voor Atoom- en Molecuulfysica (Amolf) hebben lichtgolven laten lopen over gouden draadjes met een diameter van zestig nanometer. Zij gebruikten een ’trechter‘ om een bundel licht samen te persen. Het geconcentreerde licht vindt mogelijk toepassing in optische chips en in zonnecellen.

Normaal gesproken kunnen optische golfgeleiders geen licht ’vervoeren‘ in media kleiner dan de golflengte van dat licht. Het is echter mogelijk de diffractielimiet te omzeilen door plasmonen te gebruiken, de collectieve oscillaties van elektronen in metalen. Plasmonen aan een metaaloppervlak kunnen koppelen met licht en het op die manier vervoeren.

Het valt echter niet mee om een plasmongolf te exciteren met een gewone lichtgolf. De Amolf-onderzoekers vonden echter toch een manier om dat efficiënt te doen. Zij gebruikten een gouden strookje van enkele micrometers breed en tachtig nanometer hoog, dat net als een trechter taps toeloopt, tot het naadloos overgaat in de nanodraad. Terwijl de inkomende plasmongolf zich langs de trechter voortplant, gaat hij qua trilwijze steeds meer lijken op de golf die uiteindelijk op de nanodraad past.

Amolf-onderzoekers fabriceerden een gouden trechter op een substraat van glas (boven) om licht door een draad van zestig nanometer te persen. Onder de gemeten plasmonintensiteit.

Voor optische chips is de ontdekking van belang omdat zij mogelijk maakt de benodigde componenten verder te miniaturiseren. Imec deed al eerder een duit in het zakje en fabriceerde een component om plasmonsignalen te converteren naar een stroompje. Ook kan de trechter worden gebruikt om invallend licht op zonnecellen te concentreren en zodoende de efficiëntie te verhogen.

Ewold Verhagen, Marko Spasenović, Albert Polman en Kobus Kuipers publiceerden hun resultaten in Physical Review Letters.