Plasmons, que são ondas de densidade de elétrons, são de grande interesse para cientistas puros e aplicados por causa de suas novas propriedades, e por causa de sua aplicação às tecnologias de detecção e fotônica. Essas aplicações são possíveis porque os plasmons são sensíveis às propriedades da superfície, e permitir a concentração de campos elétricos em pequenos volumes. Fabricando as nanoestruturas intrincadas necessárias para dar suporte aos plasmons, Contudo, provou ser um desafio. Agora, uma técnica de fabricação simples, capaz de gerar estruturas nanogap de suporte de plasmon em grandes áreas, foi demonstrado por Wakana Kubo e Shigenori Fujikawa do Centro de Inovação RIKEN, Wako, e a Agência de Ciência e Tecnologia do Japão.

Os pesquisadores fabricaram muitas cópias de uma estrutura que consiste em dois cilindros de ouro verticais aninhados, com os cilindros espaçados por dezenas de nanômetros. Esta estrutura, chamado de ‘nanopilar duplo’, foi projetado para suportar um campo elétrico altamente concentrado na lacuna entre os cilindros, em resposta à iluminação com luz. Quando a lacuna foi preenchida com um líquido ou gás, as propriedades ópticas do nanopilar duplo mudaram, tornando-o um sensor útil.

Tipicamente, estruturas com lacunas estreitas, como a nanopilar dupla, são fabricadas individualmente pela escultura de um polímero resistente com um feixe de elétrons, mas esse processo é lento e pode padronizar apenas pequenas áreas. Fujikawa e colegas usaram um processo de revestimento baseado em modelo em vez disso. Eles gravaram uma pastilha de silício para fazer um molde de orifícios espaçados periodicamente, e aplicou o molde a um filme de polímero macio, resultando em uma série de pilares de polímero. Eles então revestiram esses pilares com uma camada de ouro, seguido por um espaçador, e uma segunda camada de ouro. Finalmente, eles removeram o filme de polímero e as camadas espaçadoras, deixando uma matriz nanopilar dupla (Fig. 1). Usando este processo, os pesquisadores podem fazer uma área padronizada tão grande quanto o modelo original, e adaptá-lo para incluir diferentes materiais espaçadores com espessuras finamente controladas.

Kubo e Fujikawa testaram os nanopilares duplos como sensores de índice de refração, que mostraram sensibilidades que eram maiores do que os sensores que tinham áreas de superfície de metal equivalentes, mas que não tinha uma lacuna em nanoescala. Essa comparação demonstrou que o campo elétrico nos nanopilares duplos era de fato altamente concentrado. O novo processo de fabricação marca apenas o início de um extenso programa de pesquisa, diz Fujikawa. “Não entendemos totalmente o comportamento óptico dessas nanoestruturas, ”Ele explica. “Buscaremos colaborações com outros pesquisadores para investigá-los mais a fundo, e tentarei incluir magnético, materiais elétricos e orgânicos em nosso processo. ”