Плазмонами можно управлять при помощи одной молекулы

Хотя пока это удалось только для молекул, включающих иридий, учёные предполагают, что в этом качестве его с успехом могут заменить и другие металлы.

Когда свет падает на металл, при ряде специфических условий он создаёт волну плотности из электронов на поверхности последнего. Нечто сходное вы можете сотворить сами, бросив, скажем, камень на воду. На поверхности металла такая волна называется плазмоном, и её переливание в оптическом диапазоне известно нам как металлический блеск.

В последние годы описывающая всё это плазмоника стала очень популярной: плазмоны могут оказаться весьма эффективными при организации взаимодействия оптических сигналов с микроэлектроникой традиционного вида.

Для этого осталось сделать так мало: всего лишь научиться эффективно управлять плазмонами. Увы, как всегда бывает с незначительными, казалось бы, деталями, осуществить это дьявольски сложно.

93.jpg Рис. 1. Переходы между орбиталями одиночной молекулы промеж кончика иглы электронного микроскопа и металлической поверхностью могут успешно управлять плазмонами, служа для них нанозатвором. (Иллюстрация Klaus Kern et al).

Одной из самых перспективных задач такого рода для плазмоники считается организация передачи информации не по привычному оптоволоконному кабелю (довольно сложной конструкции из четырёхслойных трубок, внутренние стенки которых выполнены светоотражающими), а при помощи металлического провода.

Эта концепция, известная как «свет по проводу», теоретически может привести к созданию необычайно быстрых компьютерных шин передачи данных, очень чувствительных биосенсоров и многого другого.

Но это произойдёт лишь после ликвидации известных узких мест такой технологии. Да, действительно, плазмоны, суть волны плотности, могут двигаться по металлической поверхности куда быстрее, чем электроны в привычной электронике. Но как ими управлять?

Как показало исследование, проведённое под руководством Клауса Керна (Klaus Kern) из Института изучения твёрдого состояния материи Общества Макса Планка (ФРГ), молекулярные орбитали на поверхности металла могут работать как крохотный затвор в транзисторной электронике, контролируя распространение плазмонов в пространстве и одновременно управляя их энергией.

При этом молекулы, структура которых известна, могут образовывать плазмоны с заранее контролируемыми параметрами: заставляя молекулы переходить с одной орбитали (по сути, энергетического уровня) на другую, учёные принуждали часть электронов покидать одиночную молекулу и формировать плазмоны на металлической поверхности, рядом с которой эта молекула находилась.

В опытах использовались различные органические комплексы (включающие иридий), охлаждённые до всего лишь 5 К, но авторы, выбравшие такие условия для упрощения первоначального анализа, считают, что те же свойства должны быть присущи и другим органическим молекулам.

Такого рода интегрированные приборы в принципе могут существенно подтолкнуть развитие плазмонной электроники, полагают учёные.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nano Letters.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 3.9 (16 votes)
Источник(и):

1. Швейцарская политехническая школа в Лозанне

2. compulenta.ru