Os pesquisadores agora podem medir com precisão o surgimento e o amortecimento de um campo plasmônico
Um pulso de laser ultracurto (azul) excita nanobastões de ouro plasmônico, o que leva a mudanças características no campo elétrico transmitido (amarelo). A amostragem deste campo permite inferir o campo plasmônico das nanopartículas. Crédito:RMT.Bergues Uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Universität Hamburg, DESY e Stanford University desenvolveu uma nova abordagem para caracterizar o campo elétrico de amostras plasmônicas arbitrárias, como, por exemplo, nanopartículas de ouro. Os materiais plasmónicos são de particular interesse devido à sua extraordinária eficiência na absorção de luz, o que é crucial para as energias renováveis e outras tecnologias.
Na revista Nano Letras , os pesquisadores relatam seu estudo, que avançará nos campos da nanoplasmônica e nanofotônica com suas plataformas tecnológicas promissoras.
Os plasmons de superfície localizados são uma excitação única de elétrons em metais em nanoescala, como ouro ou prata, onde os elétrons móveis dentro do metal oscilam coletivamente com o campo elétrico da luz. Isso condensa a energia óptica, o que por sua vez permite aplicações em fotônica e conversão de energia, por exemplo, em fotocatálise.
Para avançar em tais aplicações, é importante compreender os detalhes do acionamento e do amortecimento do plasmon. No entanto, um problema para o desenvolvimento de experimentos relacionados é que os processos ocorrem em escalas de tempo extremamente curtas (dentro de poucos femtossegundos).
A comunidade attosecond, incluindo os autores principais Matthias Kling e Francesca Calegari, desenvolveram ferramentas para medir o campo elétrico oscilante de pulsos de laser ultracurtos. Em um desses métodos de amostragem de campo, um intenso pulso de laser é focado no ar entre dois eletrodos, gerando uma corrente mensurável. O pulso intenso é então sobreposto a um pulso de sinal fraco para ser caracterizado.
O pulso do sinal modula a taxa de ionização e consequentemente a corrente gerada. A triagem do atraso entre os dois pulsos fornece um sinal dependente do tempo proporcional ao campo elétrico do pulso do sinal.
"Empregamos esta configuração pela primeira vez para caracterizar o campo de sinal emergente de uma amostra plasmônica ressonantemente excitada", diz Francesca Calegari, cientista-chefe do DESY, professora de física na Universität Hamburg e porta-voz do Cluster of Excellence "CUI:Advanced Imaging de matéria."
A diferença do pulso reconstruído com a interação do plasmon com o pulso de referência permitiu aos cientistas rastrear o surgimento do plasmon e seu rápido decaimento, que eles confirmaram por cálculos de modelos eletrodinâmicos.
“Nossa abordagem pode ser usada para caracterizar amostras plasmônicas arbitrárias em condições ambientais e em campo distante”, acrescenta o cientista da CUI, Prof. Holger Lange. Além disso, a caracterização precisa do campo laser emergente de materiais nanoplasmônicos poderia constituir uma nova ferramenta para otimizar o projeto de dispositivos de modelagem de fase para pulsos de laser ultracurtos.
