Usando as propriedades geométricas e materiais de uma nanoestrutura única, Pesquisadores do Boston College descobriram um novo efeito fotônico em que os plasmons de superfície interagem com a luz para formar "halos plasmônicos" de cor de saída selecionável. Os resultados aparecem no jornal Nano Letras .

A nova nanoestrutura provou ser capaz de manipular ondas de elétrons conhecidas como polaritons de plasma de superfície, ou SPPs, que foram descobertos na década de 1950, mas recentemente têm atraído a atenção dos cientistas por suas aplicações potenciais em campos que incluem guia de ondas, lasing, filtragem de cores e impressão.

A equipe colocou uma camada de um filme de polímero em um substrato de vidro e, em seguida, pontilhou a superfície com buracos precisamente definidos por um processo de litografia por feixe de elétrons, usando a instalação de sala limpa de nanofabricação da BC Integrated Sciences. Em seguida, a equipe aplicou uma camada de prata, grosso o suficiente para ser não transparente à luz visível. Além de cobrir o filme fino no topo, a prata revestiu os contornos dos orifícios do filme, bem como os círculos expostos do substrato de vidro abaixo. O efeito produziu uma série de microcavidades de prata.

Quando os pesquisadores direcionaram a luz de baixo para cima e através do substrato de vidro, a luz "vazando" através de lacunas em nanoescala nos perímetros das microcavidades criava ondas SPP em suas superfícies superiores. Em determinados comprimentos de onda da luz incidente, essas ondas formaram modos ou ressonâncias análogas às ondas acústicas em uma pele de tambor, que, por sua vez, filtrava com eficácia a luz transmitida para o outro lado, responsável pela aparência de "halo", disse o professor de física do Boston College Ferris, Michael Naughton, que foi co-autor do relatório com o associado sênior de pesquisa Michael J. Burns e o estudante de doutorado e autor principal Fan Ye. A pesquisa da equipe foi financiada pela Fundação W. M. Keck.

No centro desse efeito de controle estão as "lacunas em degraus" formadas ao longo do perímetro de cada círculo, que dão à nanoestrutura a capacidade de modular as ondas de luz que passam. É dentro dessa geometria que a interação da luz sobre o revestimento da superfície de prata resultou na excitação de ondas de plasmon, disse Naughton. O exame dos SPPs pelo Sr. Ye usando um microscópio óptico de varredura de campo próximo ofereceu uma visão única da física em ação dentro da estrutura, Naughton disse.

Ajustando o tipo de metal usado para revestir a estrutura ou variando as circunferências das microcavidades, Naughton disse que a estrutura de gap em degraus é capaz de manipular as propriedades ópticas do dispositivo na faixa de luz visível, dando aos pesquisadores um controle recém-descoberto na filtragem de luz.

Este tipo de controle, os relatórios da equipe, poderia ter aplicações em áreas como plasmônica biomédica ou filtragem óptica discreta.