uma representação artística da camada de HgTe QD revestida acima da matriz de nanobump de Au impressa a laser. b Imagem de SEM de vista lateral (ângulo de visão de 45 °) mostrando a matriz de nanobump de Au impressa em um passo de 1μm (a barra de escala corresponde a 1μm). Uma imagem SEM de close-up na inserção superior demonstra a diferença entre o período e o período "efetivo" da matriz nanobump. A inserção inferior mostra uma fotografia de duas matrizes de nanobump em grande escala (3 × 9 mm2) produzidas no filme de Au com suporte de vidro. c Espectro de reflexão de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) típico da matriz de nanobump plasmônica impressa em um passo de 1μm (curva verde). A contribuição da ressonância de plasmon de superfície localizada (LSPR) das nanobumps de uma determinada forma é mostrada pela curva tracejada laranja. FLPR denota a ressonância de plasmon de rede de primeira ordem. A inserção fornece a distribuição do componente z do campo EM (Ez / E0) calculado 50 µ nm acima da superfície lisa do filme de Au em comprimento de onda de 1480 nm. Os círculos indicam as posições do nanobump. Os detalhes relacionados aos cálculos dos LSPRs e FLPRs são fornecidos nas Informações de Apoio. d Visão lateral (ângulo de visão de 70 °) Imagem SEM da seção transversal da nanobomba (a barra de escala é 200? nm). e, f Distribuição de intensidade de campo EM calculada (E2 / E02) perto da nanobomba isolada (no plano xz) e 50? nm acima do nível de filme de Au liso (no plano xy) em um comprimento de onda de bomba de 880? nm (barras de escala em e , f são 200, 1000? Nm, respectivamente). Crédito:FEFU
Cientistas da Far Eastern Federal University (FEFU, Vladivostok, Rússia), junto com colegas da FEB RAS, China, Hong Kong, e Austrália, fontes brilhantes ultracompactas fabricadas com base em pontos quânticos (QDs) de telureto de mercúrio emissor de infravermelho (HgTe), os futuros elementos funcionais dos computadores quânticos e sensores avançados. Um artigo relacionado é publicado em Luz:Ciência e Aplicações .
Cientistas da FEFU, junto com colegas do Extremo Oriente da Academia Russa de Ciências e especialistas estrangeiros, projetou um laser reticulado ressonante impresso em uma superfície de filme de ouro fino que permite o controle das propriedades de radiação IV próximo e médio da camada de cobertura de QDs de telureto de mercúrio (HgTe).
A faixa espectral de infravermelho próximo e médio é extremamente promissora para a implementação de dispositivos de telecomunicações ópticas, detectores, e emissores, bem como sensores e sistemas de segurança de última geração. Os QDs de semicondutores desenvolvidos recentemente representam nanomateriais promissores que emitem luz exatamente nesta faixa. Contudo, o problema principal está associado a limitações físicas fundamentais (a regra de ouro de Fermi, Recombinação Auger, etc.) diminuindo drasticamente a intensidade dos QDs emissores de infravermelho.
Cientistas da FEFU, e o Instituto de Automação e Processos de Controle (IACP FEB RAS), juntamente com colegas estrangeiros, pela primeira vez, superou essa limitação aplicando uma rede ressonante especial de nanoestruturas. Os cientistas formaram a rede por impressão a laser direta ultraprecisa na superfície de uma fina película de ouro.
"A rede de plasmon que desenvolvemos consiste em milhões de nanoestruturas dispostas na superfície do filme de ouro. Produzimos essas redes usando processamento a laser direto avançado. Esta tecnologia de fabricação é barata em comparação com os métodos comerciais existentes baseados em litografia, facilmente escalável, e permite a fabricação fácil de nanoestruturas em áreas na escala de cm. Isso abre perspectivas para a aplicação da abordagem desenvolvida para projetar novos dispositivos de telecomunicações ópticas, detectores, e emissores, incluindo o primeiro microlaser baseado em QD emissor de IR, "disse o autor da obra, Aleksander Kuchmizhak, Pesquisadora do Centro de Realidade Virtual e Aumentada da FEFU.
O cientista explica que a rede ressonante converte a radiação da bomba em um tipo especial de ondas eletromagnéticas conhecidas como plasmons de superfície. Tais ondas, propagando-se sobre a superfície do filme de ouro padronizado dentro da camada de cobertura de QDs, fornecer sua excitação eficiente aumentando o rendimento da fotoluminescência.
"Para a faixa espectral visível, os pontos quânticos foram sintetizados por várias décadas. Apenas alguns grupos científicos no mundo, no entanto, são capazes de sintetizar QDs para a faixa de infravermelho próximo e médio. Graças à rede de plasmon que desenvolvemos, que consiste em nanoestruturas de plasmon dispostas de uma forma especial, somos capazes de controlar as principais características de emissão de luz de tais QDs únicos, por exemplo, aumentando repetidamente a intensidade e o tempo de vida da fotoluminescência, reduzindo a eficiência de recombinações não radiativas, bem como adaptando e melhorando o espectro de emissão. "Disse Alexander Sergeev, pesquisador sênior do IACP FEB RAS.
O cientista observou que os pontos quânticos são uma classe promissora de luminóforos. Eles são sintetizados por um método químico simples e econômico, este material é durável e, ao contrário das moléculas orgânicas, não sofre degradação.
