Herramienta analítica para el diseño de nano-antenas en forma de sacacorchos
Ahorra tiempo con las matemáticas
Por primera vez, un equipo de HZB ha derivado analíticamente cómo las nano-antenas en forma de sacacorchos interactúan con la luz. La herramienta matemática puede utilizarse para calcular la geometría que debe tener una nano-antena para aplicaciones específicas en tecnología de sensores o tecnología de la información.
Las nano-antenas fueron producidas en un microscopio electrónico por escritura directa de haz de electrones.
© HZB
Las nanoestructuras del equipo HZB de Katja Höflich tienen forma de sacacorchos y están hechas de plata. Matemáticamente, una antena de este tipo puede considerarse como una línea unidimensional que forma una hélice, caracterizada por parámetros como el diámetro, la longitud, el número de vueltas por unidad de longitud y la destreza.
Los nano sacacorchos son muy sensibles a la luz: dependiendo de la frecuencia y de la polarización, pueden mejorarla considerablemente. Debido a que las antenas helicoidales tienen una mano, pueden seleccionar cuantos de luz de acuerdo a su mano, es decir, su giro. Esto da lugar a nuevas aplicaciones en la tecnología de la información basadas en el número cuántico de espín de la luz. Otra aplicación puede ser la tecnología de sensores para la detección de especies moleculares quirales hasta el nivel de una sola molécula.
Normalmente, la interacción de estas nanoantenas con un campo electromagnético se determina mediante métodos numéricos. Sin embargo, cada geometría de hélice requiere un nuevo cálculo numéricamente costoso.
Por primera vez, Höflich y su equipo han encontrado una solución analíticamente exacta al problema. "Ahora tenemos una fórmula que nos dice cómo responde a la luz una nano-antena con parámetros específicos", dice Höflich. Esta descripción analítica puede utilizarse como herramienta de diseño, ya que especifica los parámetros geométricos requeridos de una nano-hélice para amplificar los campos electromagnéticos de las frecuencias o polarización deseadas.
Los investigadores de HZB fueron capaces de fabricar nano-antenas en un microscopio electrónico usando escritura directa de haz de electrones. El haz de electrones primero escribe una estructura de carbono en forma de hélice un punto a la vez. Esta estructura se recubre posteriormente de plata. Las mediciones reales de las propiedades ópticas de estas nano-antenas de plata están de acuerdo con las propiedades calculadas que predice el modelo analítico.
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