光可「擠過」奈米孔洞
- 上線日期：2008/12/25 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國波士頓大學的研究人員發現，光能夠擠過金屬薄膜上比波長小100倍的奈米級開口，而且經由改變奈米孔徑(nanoaperture)的幾何尺寸能夠調整光的局域化(localization)與穿透特性，這些現象在非線性光學與分子光譜等領域將有很重要的應用價值。
研究人員首先在100 nm的金薄膜上，製作面積100μm×100 μm的共軸矩形孔徑陣列，由於光無法直接耦合入遠小於繞射極限(diffraction limit)的區域，因此研究人員先以中紅外光(mid-infrared)照射金屬陣列，光子與金屬表面的電漿會形成局限在金屬與介電質界面間的表面電漿子(surface plasmon)，表面電漿子經由共軸孔徑的匯聚，導致此次波長大小的微共振腔中的電場增強。
團隊領導人Hatice Altug表示，雖然奈米孔徑比入射光波長小約100倍，但仍有約50%的光能穿透金屬薄膜，這是因為表面電漿子抵達金屬薄膜的另一面後，每個孔洞會像點光源般將電漿子轉換成光，而透射波就是由這些點光源干涉(interfere)後重建而成。由於入射光產生的表面電漿子必須與奈米孔洞的局域化電漿子耦合才能傳抵薄膜另一面，因此透射光的干涉強度、穿透效率以及極化特性都與孔洞之幾何形狀與尺寸密切相關。
Altug也指出，此種奈米孔洞的「異常穿透」(extraordinary transmission)會導致在小體積內有很大的場增強與局域化現象，可望用來增強非線性效應及以分子振動為基礎的技術(如紅外與拉曼光譜)。此外，此現象對近場光學(如孔洞形狀對掃描式近場光學顯微鏡(SNOM)探針的效應)與光電子元件(如提昇光偵測器的速度及發光元件與太陽電池的效率)等領域亦有助益。
該團隊正致力於透過分子吸收光譜將中紅外電漿子奈米孔洞應用於生物分子的偵測，他們期望此電漿子孔洞陣列能增強生物分子的指紋吸收帶信號。詳細內容請參考近期出版的Appl. Phys. Lee.期刊。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/36707
譯者:藍永強(成功大學光電科學與工程研究所)
- 相關附件: