Se você está procurando uma técnica para maximizar a saída de fótons de plasmons, Pare. São precisos dois para discutir.

Os físicos da Rice University encontraram um fenômeno que aumenta a luz de um dispositivo em nanoescala em mais de 1, 000 vezes maior do que o previsto.

Ao olhar para a luz proveniente de uma junção plasmônica, uma lacuna microscópica entre dois nanofios de ouro, há condições em que a aplicação de energia óptica ou elétrica individualmente gerou apenas uma quantidade modesta de emissão de luz. Aplicando os dois juntos, Contudo, causou uma explosão de luz que excedeu em muito a produção sob qualquer estímulo individual.

Os pesquisadores liderados pelo físico de Rice Douglas Natelson e os autores principais Longji Cui e Yunxuan Zhu descobriram o efeito enquanto acompanhavam os experimentos que descobriram que a condução da corrente através da lacuna aumentava o número de elétrons 'portadores quentes' emissores de luz nos eletrodos.

Agora eles sabem que adicionar energia de um laser à mesma junção a torna ainda mais brilhante. O efeito poderia ser empregado para fazer interruptores nanofotônicos para chips de computador e fotocatalisadores avançados.

Os detalhes aparecem na revista American Chemical Society Nano Letters.

"Já se sabe há muito tempo que é possível obter uma emissão de luz dessas estruturas minúsculas, "Natelson disse." Em nosso trabalho anterior, mostramos que os plasmons desempenham um papel importante na geração de portadores de carga muito quente, equivalente a alguns milhares de graus. "

Plasmons são ondas de carga que carregam energia, e quando acionado, fluir através da superfície de certos metais, incluindo ouro. No mecanismo acionado por voltagem, túnel de elétrons através da lacuna, plasmons emocionantes, o que leva à recombinação de elétrons quentes com "buracos" de elétrons e à emissão de fótons no processo.

Embora o efeito parecesse dramático na época, empalideceu em comparação com a nova descoberta.

"Gosto da ideia de '1 + 1 =1, 000, "Natelson disse." Você faz duas coisas, cada um dos quais não fornece muita luz nesta faixa de energia, mas juntos, vaca sagrada! Há muita luz saindo. "

Os mecanismos específicos são dignos de um estudo mais aprofundado, ele disse. Uma possibilidade é que as unidades óticas e elétricas se combinem para aumentar a geração de elétrons quentes. Uma alternativa é que a emissão de luz seja aumentada por meio do espalhamento Raman eletrônico anti-Stokes. Nesse processo, a entrada de luz avisa os transportadores quentes já excitados para relaxar de volta aos seus estados fundamentais, liberando mais fótons.

"Algo interessante está acontecendo lá, onde cada uma dessas excitações individuais não é suficiente para fornecer a quantidade de luz que sai, "Natelson disse." Mas coloque-os juntos e a temperatura efetiva será muito mais alta. Essa é uma explicação possível:que a saída de luz é uma função exponencial da temperatura. Alcançar essa temperatura efetiva leva centenas de femtossegundos.

"O mecanismo Raman é mais sutil, onde a luz entra, pega energia da voltagem, e folhas leves ainda mais fortes, "disse ele." Isso acontece ainda mais rápido, portanto, um experimento dependente do tempo provavelmente poderia nos ajudar a descobrir o mecanismo dominante.

"O motivo de ser legal é que você pode, em princípio, acoplar o acionamento elétrico e a luz que entra para fazer todos os tipos de coisas, "Natelson disse." Se a imagem da operadora quente estiver certa, existe a possibilidade de fazer alguma química interessante. "

Os co-autores do artigo são Peter Nordlander, a cadeira Wiess em Física e Astronomia e professora de engenharia elétrica e da computação e de ciência dos materiais e nanoengenharia na Rice, e Massimiliano Di Ventra, professor de física da Universidade da Califórnia, San Diego. Cui, um ex-pós-doutorado na Rice, agora é professor assistente de engenharia mecânica e ciência e engenharia de materiais na University of Colorado Boulder. Zhu é um estudante graduado da Rice. Natelson é presidente e professor de física e astronomia e professor de engenharia elétrica e da computação e de ciência dos materiais e nanoengenharia.