p Um grupo de cientistas da Universidade ITMO em São Petersburgo apresentou uma nova abordagem para a manipulação eficaz da luz em nanoescala com base em nanoantenas híbridas metal-dielétricas. A nova tecnologia promete trazer uma nova plataforma para gravação de dados ópticos ultradensos e abrir caminho para a fabricação de alto rendimento de uma ampla gama de nanodispositivos ópticos capazes de localizar, intensificar e manipular a luz em nanoescala. Os resultados do estudo foram publicados em Materiais avançados . p Uma nanoantena é um dispositivo que converte luz de propagação livre em luz localizada, comprimida em várias dezenas de nanômetros. A localização permite que os cientistas controlem efetivamente a luz em nanoescala. Esta é uma das razões pelas quais as nanoantenas podem se tornar os blocos de construção fundamentais dos futuros computadores ópticos que dependem de fótons em vez de elétrons para processar e transmitir informações. Esta substituição inevitável do portador de informação está relacionada ao fato de que os fótons ultrapassam os elétrons em várias ordens de magnitude em termos de capacidade de informação, requerem menos energia, descartar o aquecimento do circuito e garantir a troca de dados em alta velocidade.

p Até recentemente, a produção de matrizes planares de nanoantenas híbridas para manipulação de luz foi considerada um processo extremamente trabalhoso. Uma solução para esse problema foi encontrada por pesquisadores da ITMO University em colaboração com colegas da Saint Petersburg Academic University e do Joint Institute for High Temperatures em Moscou. O grupo de pesquisa desenvolveu pela primeira vez uma técnica para criar tais matrizes de nanoantenas híbridas e para o ajuste altamente preciso de nanoantenas individuais dentro da matriz. A conquista foi possível combinando posteriormente duas fases de produção:litografia e exposição precisa da tenanoantena a um laser de femtossegundo, um laser de impulso ultracurto.

p Uma aplicação prática das nanoantenas híbridas é o registro ultradenso de dados. Unidades ópticas modernas podem registrar informações com densidade em torno de 10 Gbit / polegada2, que é igual ao tamanho de um único pixel de algumas centenas de nanômetros. Embora tais dimensões sejam comparáveis ​​ao tamanho das nanoantenas, os cientistas propõem controlar adicionalmente sua cor no espectro visível. Este procedimento leva à adição de mais uma 'dimensão' para o registro de dados, o que aumenta imediatamente toda a capacidade de armazenamento de dados do sistema.

p Além da gravação de dados ultradensa, a modificação seletiva de nanoantenas híbridas oferece novos designs de metassuperfícies híbridas, guias de ondas e sensores compactos para monitoramento ambiental. No futuro próximo, o grupo de pesquisa planeja se concentrar no desenvolvimento de tais aplicações específicas de suas nanoantenas híbridas.

p As nanoantenas são formadas por dois componentes:um cone de silício truncado com um fino disco dourado localizado no topo. Graças à remodelagem do laser em nanoescala, é possível modificar com precisão a forma da partícula de ouro sem afetar o cone de silício. A mudança na forma da partícula de ouro resulta na alteração das propriedades ópticas da nanoantena como um todo devido aos diferentes graus de sobreposição de ressonância entre o silício e as nanopartículas de ouro.

p "Nosso método abre a possibilidade de mudar gradualmente as propriedades ópticas das nanoantenas por meio da fusão seletiva das partículas douradas a laser. Dependendo da intensidade do feixe de laser, a partícula dourada permanecerá em forma de disco, converta-se em uma xícara ou torne-se um globo. Essa manipulação precisa nos permite obter uma nanoestrutura híbrida funcional com as propriedades desejadas em um piscar de um segundo, "diz Sergey Makarov, um dos autores do artigo e pesquisador do Departamento de Nanofotônica e Metamateriais da ITMO University.

p Ao contrário da fabricação convencional induzida por calor de nanoantenas, o novo método aumenta a possibilidade de ajustar nanoantenas individuais dentro da matriz e exercer um controle preciso sobre as propriedades ópticas das nanoestruturas híbridas.

p "Nosso conceito de nanoantenas híbridas assimétricas unifica duas abordagens que antes eram consideradas mutuamente exclusivas:plasmônica e nanofotônica totalmente dielétrica. Nossas nanoestruturas híbridas herdaram as vantagens de ambas as abordagens - localização e aprimoramento da luz na nanoescala, baixas perdas ópticas e a capacidade de controlar o padrão de potência de espalhamento. Por sua vez, o uso de remodelagem a laser nos ajuda a alterar com precisão e rapidez as propriedades ópticas de tais estruturas e talvez até mesmo registrar informações com densidade extremamente alta, "diz Dmitry Zuev, autor principal do estudo e pesquisador do Departamento de Nanofotônica e Metamateriais da ITMO University.