Estudo mostra que a excitação óptica de portadores quentes permite o controle dinâmico ultrarrápido de plasmons em nanoescala
Au@Cu2-x Partículas core-shell S para controle rápido e reversível de plasmons e análise do mecanismo. Crédito:Science China Press A computação fotônica, o armazenamento e a comunicação são a base para futuros chips fotônicos e redes neurais totalmente ópticas. Plasmons em nanoescala, com sua velocidade de resposta ultrarrápida e volume de modo ultrapequeno, desempenham um papel importante na integração de chips fotônicos. No entanto, devido às limitações de materiais e princípios fundamentais em muitos sistemas anteriores, eles são muitas vezes incompatíveis com a optoeletrónica existente, e a sua estabilidade e operabilidade são grandemente comprometidas.
Um relatório recente da National Science Review descreve pesquisas sobre a modulação óptica dinâmica e reversível de plasmons de superfície com base no transporte de portadores quentes. Esta pesquisa combina a resposta de alta velocidade de nanoplasmons metálicos com a modulação optoeletrônica de semicondutores.
Ao excitar opticamente os elétrons quentes, ele modula a densidade de carga do ouro e a condutividade dos nanogaps, o que, em última análise, torna a comutação reversível e ultrarrápida das ressonâncias plasmônicas. Assim, fornece um importante protótipo para chaves optoeletrônicas em chips nanofotônicos.
Esta pesquisa foi liderada pelo grupo de pesquisa do Professor Ding Tao da Universidade de Wuhan, em colaboração com o Professor Hongxing Xu, o Professor Associado Li Zhou e o Professor Pesquisador Ti Wang, bem como o Professor Ququan Wang da Southern University of Science and Technology.
A equipe de pesquisa preparou primeiro Au@Cu2-x S nanopartículas core-shell e caracterizou sua microestrutura. Os resultados experimentais mostraram que o método sol-gel pode produzir Au@Cu2-x Nanopartículas core-shell S com diferentes espessuras de casca, fornecendo um transportador ideal para realizar o controle dinâmico ultrarrápido de plasmons em nanoescala. Au@Cu2-x Nanopartículas S em diferentes substratos podem alcançar controle dinâmico ultrarrápido de plasmons.
Sob irradiação laser, o pico de ressonância plasmônica de Au@Cu2-x Nanopartículas S no SiO2 O substrato /Si exibe um desvio para o vermelho, enquanto o pico de ressonância plasmônica de Au@Cu2-x As nanopartículas S no substrato Au exibem um desvio para o azul. Quando o laser é desligado, os picos de ressonância retornam às suas posições iniciais. Todos os processos de sintonia optoeletrônica mostraram reversibilidade, controlabilidade e velocidades de resposta relativamente rápidas.
Os espectros de absorção transitória (TA) e os cálculos teóricos indicam que a excitação óptica do Au@Cu2-x A estrutura composta plasmônica S pode fazer com que os elétrons quentes em Au sejam transferidos para Cu2-x S, levando a uma diminuição na densidade eletrônica de Au e um desvio para o vermelho da ressonância plasmônica de superfície localizada (LSPR).
Em contraste, quando o Au@Cu2-x S é colocado em um substrato Au (estrutura NPoM), os elétrons quentes podem ser transportados através do Cu2-x Camada S para o substrato Au, aumentando a condutividade do nanogap e causando um deslocamento para o azul dos polaritons plasmônicos acoplados. Esta estratégia de controle plasmônico baseada no transporte de portadores quentes é particularmente adequada para a integração de dispositivos optoeletrônicos, fornecendo protótipos de dispositivos para computação fotônica e interconexão.
