可調節納米天線能改變光性質

最近，美國伊利諾斯大學厄本那—香檳分校一個研究小組開發出一種新奇的可調節納米天線，利用電子掃描顯微鏡操控的等離子場增強產生機械運動，改變納米天線間隙，使之重新排列組合。這也為將來開發新型等離子光機系統鋪平了道路。相關論文發表在最近的《自然—通訊》上。

等離子納米天線具有納米紋理的表面，能在深亞波長范圍約束和增強電場，正在顯出越來越多的優勢。負責該研究的機械科學與工程副教授基曼尼·圖森特說:“納米紋理表面就像一種預編程序，入射光與表面相互作用后，光的性質就會發生改變。我們的方法是用已制作好的納米陣列結構，在電子掃描顯微鏡下對陣列進行調整，實現對等離子光學性質進一步重組。因此人們能在制作好之后而不是之前，決定所需的納米結構來改變光?！?/p>

據物理學家組織網近日報道，研究人員開發的納米天線稱為柱-領結納米天線(p-BNA)陣列模板，每根直徑約250 nm，用金制作成領結狀柱塊，“領結”下墊有500 nm高的玻璃柱。單個p-BNA間隙大小可調節縮小約5 nm(比用目前傳統的電子束平印技術所能達到的要小4倍)。

實驗顯示，標準掃描電子顯微鏡(SEM)發出的一個電子束，可以讓單根或多根p-BNA子陣列以60 nm/s的速度變形。論文第一作者、該校電力與計算機工程博士布萊恩·洛克斯沃西說:“我們觀察到，在電子的激發下，等離子模推動納米天線出現了明顯變形，這在金粒子之間造成了nN(10－9N)級別的受力差異?！毖芯啃〗M認為，p-BNA柱高度與厚度比例為4.2，相對較高，再加上周圍有大量的熱，這讓它們能服從電子束引起的納牛級別的微小力差而產生運動。

研究人員指出，本研究的重要性有三方面:一是納米天線的光(等離子)反應調節深入到單根天線水平;二是在傳感和納米粒子操控方面，能帶來具有唯一空間定位地址的納米光子設備;三是為研究機械、電磁和熱力現象提供了一個納米級別的平臺。

“我們的制造過程是一種創新性的方法。”研究小組的阿布多·布雅說，“在掃描電子顯微鏡(SEM)下制造等離子納米天線結構，克服了傳統平版印刷技術的近似缺陷，能可控地將納米天線間隙減小5 nm。這種新的制造技術，也為其他眾多領域的研究開辟了新途徑?！?/p>