Физики из Университета Штутгарта (Германия) выяснили, что отверстия в сверхтонкой полупрозрачной золотой пленке «мешают» ей пропускать свет.

Золотая пленка с
проделанными в ней отверстиями
(иллюстрация авторов работы)

Поскольку свет имеет корпускулярно-волновую природу, он практически не проникает сквозь отверстия, диаметр которых меньше длины волны фотонов. В 1997 году, однако, группа ученых из США, Франции и Германии установила, что при создании массива наноразмерных отверстий в металлической пластине она начинает гораздо эффективнее пропускать свет. Как показали авторы, при падении фотонов на пластину происходило возбуждение поверхностных плазмонов — коллективных колебаний электронов проводимости в металле, которые и помогали квантам света «перебраться» на обратную сторону пластины. Результаты этой работы были опубликованы в журнале Nature.

Специалисты из Германии повторили этот эксперимент с использованием гораздо более тонкой металлической пленки: они нанесли на стеклянную пластину золотое покрытие толщиной всего 20 нм и убедились в том, что коэффициент пропускания такого стекла составляет около 0,5. Затем в золотой пленке с помощью пучка ионов аргона был создан массив отверстий диаметром 200 нм, расстояние между центрами которых равнялось 300 нм.

В ходе измерений выяснилось, что пластина стала пропускать свет намного (на определенных длинах волн — в пять раз) хуже. При изменении направления падающего света значение частоты, соответствующее минимуму пропускания, смещалось; отсюда ученые сделали вывод о том, что падение коэффициента пропускания связано с некоторыми особенностями образующихся плазмонов.

По мнению авторов, такие пленки могут быть использованы в качестве фильтров в будущих фотонных схемах. В настоящее время исследователи продолжают экспериментировать с толщиной пленки и различными вариантами расположения отверстий.