p Uma equipa multidisciplinar no Centre d'Elaboration de Matériaux et d'Etudes Structurales (CEMES, CNRS), trabalhando em colaboração com físicos em Cingapura e químicos em Bristol (Reino Unido), mostraram que nanopartículas de ouro cristalinas alinhadas e, em seguida, fundidas em longas cadeias podem ser usadas para confinar a energia da luz até a escala nanométrica, permitindo sua propagação de longo alcance. Seu trabalho foi publicado online no site da Materiais da Natureza em 26 de outubro. p A luz pode ser usada para transmitir informações. Esta propriedade é, por exemplo, usado em fibra óptica, e fornece uma alternativa interessante para a microeletrônica. O uso de luz aumenta as taxas de transmissão e reduz a perda de energia causada pelo aquecimento quando um sinal elétrico é usado. Contudo, vários obstáculos ainda precisam ser superados, em particular o da miniaturização:a fibra óptica torna difícil confinar a luz em volumes de menos de um micrômetro (10 ^-6 metros).

p Os elétrons se movem livremente através dos metais e às vezes começam a oscilar coletivamente em sua superfície sob o efeito da luz, como em metais nobres como ouro e prata. As propriedades de tais oscilações coletivas, conhecidos como plasmons, nos últimos vinte anos pavimentou o caminho para o confinamento de energia de luz em sub-comprimentos de onda (ou seja, menos de um micrômetro). Ao transmitir a energia transportada pelos fótons para os elétrons em movimento, é possível transportar informações em estruturas mais estreitas do que as fibras ópticas. Para alcançar um confinamento ainda maior, plasmonics está agora se concentrando nas propriedades ópticas de nanopartículas cristalinas. A superfície lisa e cristalina evita perturbar as oscilações eletrônicas e reduz as perdas de energia. A exploração das propriedades de tais nanopartículas deve, portanto, possibilitar a obtenção simultânea de confinamentos na região nanométrica e do transporte de informações de longo alcance.

p Neste estudo, os pesquisadores mostraram que, quando as nanopartículas de ouro com um diâmetro de dez nanômetros são alinhadas em uma cadeia, os plasmons que eles carregam geram oscilações específicas que conduzem à propagação altamente confinada. Contudo, energia é perdida com cada passagem entre duas nanopartículas. Embora essa característica possa ser explorada para certas aplicações que requerem fontes de calor altamente localizadas, especialmente na medicina, não é favorável à propagação de longo alcance.

p Os pesquisadores, portanto, fundiram cuidadosamente as nanopartículas, focalizando um feixe de elétrons de alta energia sobre elas, formando assim uma rede cristalina contínua. Eles observaram que a perda de energia foi reduzida e que os plasmons estavam livres para oscilar em distâncias muito longas, enquanto permanece confinado dentro do diâmetro das nanopartículas. Dentro deste cordão de contas, que tem apenas dez nanômetros de largura, as informações podem viajar até 4.000 nanômetros.

p Outro desafio enfrentado com sucesso neste estudo foi mapear, com precisão excepcional, as oscilações eletrônicas observadas na superfície da cadeia de nanopartículas. Os diferentes tipos de movimento dos plasmons foram caracterizados usando uma técnica de microscopia chamada espectroscopia de perda de energia de elétrons (EELS), cuja resolução espacial e espectral muito fina permitiu aos pesquisadores propor um novo modelo teórico do comportamento do plasmon. Simulações baseadas neste modelo reproduzem os experimentos com precisão sem precedentes.

p Este trabalho, que foi o resultado de uma colaboração de longo prazo com equipes em Bristol e Cingapura, pode levar à miniaturização extrema da orientação da luz e abrir o caminho para aplicações de sensores, por exemplo, em energia fotovoltaica, e nas telecomunicações.