Uma maneira de transportar energia de luz altamente confinada por longas distâncias usando redes estendidas de nanopartículas de ouro parcialmente fundidas foi demonstrada por uma equipe internacional de pesquisadores. Esta demonstração levanta a possibilidade de novas opções para o processamento de informações ao realizar orientação de luz extremamente miniaturizada e pode levar a avanços em sensores e sistemas de telecomunicações.

“Nossa abordagem tem toda a versatilidade que a química envolvendo coloides oferece e pode ser usada para fabricar redes ópticas miniaturizadas, "explica Michel Bosman, do Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais em Cingapura.

A luz viaja rapidamente, tornando-o um meio altamente atraente para a transmissão de informações. Atualmente, fibras ópticas são usadas para transportar sinais ópticos por longas distâncias, mas eles são inadequados em escalas pequenas, pois suas dimensões não podem ser reduzidas muito abaixo do comprimento de onda da luz. Uma abordagem promissora é usar oscilações de elétrons induzidas por luz (conhecidas como plasmons de superfície) em nanopartículas, mas até agora não tinha sido possível acoplar plasmons entre um grande número de nanopartículas em contato.

Bosman, junto com colaboradores do CEMES na França e de Bristol no Reino Unido, inventou uma maneira de propagar plasmons de superfície ao longo de longas cadeias de nanopartículas de ouro. Isso permitiu que eles miniaturizassem o transporte de luz altamente confinada em distâncias longas o suficiente para serem úteis em circuitos ópticos.

Os pesquisadores sintetizaram nanopartículas de ouro com 12 nanômetros de diâmetro e as automontaram em redes adicionando o composto mercaptoetanol. Eles então 'soldaram' as nanopartículas irradiando-as com um feixe de elétrons de alta energia.

A equipe investigou as propriedades de propagação da luz das redes usando uma técnica conhecida como espectroscopia de perda de energia de elétrons. Essas medições demonstraram que as redes formam caminhos ao longo dos quais a energia da luz pode viajar como plasmons de superfície (veja a imagem).

Os resultados foram muito mais claros do que os pesquisadores esperavam. "Ficamos surpresos ao ver que os plasmons de superfície não foram muito enfraquecidos pelos limites de grão que existem entre as nanopartículas vizinhas, "diz Bosman." Nossas redes contêm centenas de limites de grãos, e, no entanto, os plasmons de superfície oscilariam entre eles praticamente sem obstáculos. "

No futuro, a equipe espera produzir redes de designers usando suas nanopartículas. "Atualmente, não podemos controlar o design de nossas redes de nanopartículas em detalhes, "diz Bosman." Pretendemos combinar nossa técnica com litografia para obter controle total sobre seu comprimento e forma e redes ópticas projetadas de forma feitas com nanopartículas coloidais como blocos de construção. "