Plasmônicos são fenômenos ópticos especiais que são entendidos como interações entre luz e matéria e possuem diversas formas, composições de materiais e comportamento relacionado à simetria. O projeto de tais estruturas plasmônicas em nível nanoescala pode abrir caminho para materiais ópticos que respondam à orientação da luz (polarização), o que não é facilmente alcançável no tamanho do volume e nos materiais existentes.



A este respeito, o "crescimento de sombra" é uma técnica que utiliza deposição a vácuo para produzir nanopartículas a partir de uma ampla gama de formas 2D e 3D em nanoescala. O progresso recente da pesquisa no controle deste efeito de sombra ampliou as possibilidades para a criação de diferentes nanoestruturas.

Agora, em estudos duplos liderados pelo Professor Assistente Hyeon-Ho Jeong do Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju (GIST), República da Coreia, os investigadores lançaram luz de forma abrangente sobre os recentes avanços nas técnicas de crescimento de sombra para nanomateriais plasmónicos híbridos, incluindo relógio- designs inspirados contendo magnésio (Mg).

Os estudos foram publicados em Advanced Materials em 25 de março de 2022 (com Jang-Hwan Han e Doeun Kim como co-autores e Professor Peer Fischer e Dr. Jeong como co-autores) e Advanced Optical Materials em 20 de novembro de 2023 (com Juhwan Kim e Jang-Hwan Han como co-autores e Dr. Jeong como autor correspondente), respectivamente.

O efeito de sombra aqui se refere à presença de áreas “escuras” em uma superfície que estão ocultas por moléculas “sementes” e, portanto, inacessíveis para a deposição de materiais vaporizados, bem como áreas de sombra onde a luz não pode alcançar.

Elaborando mais sobre isso, o Dr. Jeong diz:"Como essas áreas sombreadas são as regiões onde o material não pode ser depositado, uma série de nanoestruturas tridimensionais pode ser formada. Essa formação depende do tamanho da semente, do espaçamento entre as sementes , e a inclinação do substrato."

Além disso, diz Doeun Kim, Ph.D. aluno, "A criação de nanoestruturas únicas é influenciada pela introdução de rotação durante o processo, com base na velocidade de rotação, tempo e ângulo, formando, em última análise, nanoestruturas tridimensionais."

No primeiro estudo (apresentado como artigo de capa), a equipe apresentou a produção de várias nanoestruturas usando uma técnica específica de crescimento de sombra conhecida como deposição de ângulo de visão. Essas estruturas exibem propriedades ópticas ajustáveis, obtidas por meio de modificações adequadas em seu material, formato e ambiente circundante.

A revisão também enfatiza uma ampla gama de aplicações potenciais, incluindo nano e microrrobôs para cicatrização de feridas e administração de medicamentos no corpo humano, dispositivos fotônicos e espectroscopia quiral, entre outros.

Para o estudo subsequente, a equipe criou rotâmeros 3D (moléculas com arranjos rotacionais específicos) capazes de polarização linear e circular, além de armazenar uma quantidade significativa de informações.

Este design inspirado em um relógio envolve a colocação de dois nanobastões feitos de Mg em um determinado ângulo modificável, semelhante aos ponteiros das horas e dos minutos de um relógio. Essas nanoestruturas também são promissoras para diversas aplicações, como a verificação segura de itens como notas, dispositivos antifalsificação e monitores capazes de fazer a transição para os estados ópticos desejados, conforme necessário.

Falando sobre esses desenvolvimentos e prevendo o futuro da plasmônica, o Dr. Jeong diz:“Esses rotâmeros podem ter utilização potencial em funções fisicamente não clonáveis, uma área atualmente sob intensa pesquisa para garantir níveis robustos de segurança de hardware, como PCs ou servidores”.

Ph.D. o estudante Juhwan Kim acrescenta:"Em particular, a capacidade de filtrar seletivamente fontes de luz UV e comprimentos de onda visíveis específicos, dependendo do estado de polarização, também pode ser usada em óculos e janelas para proteger os olhos e a pele, bloqueando os raios UV da luz solar."

Mais informações: Jang-Hwan Han et al, Engenharia de Nanoestrutura Plasmônica com Crescimento de Sombra, Materiais Avançados (2022). DOI:10.1002/adma.202107917
Juhwan Kim et al, Nano-Rotâmeros Plasmônicos com Coloração Resolvida por Polarização Programável, Materiais Ópticos Avançados (2023). DOI:10.1002/adom.202301730

Informações do diário: Materiais Avançados , Materiais Ópticos Avançados

Fornecido pelo Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju