Anar al contingut

Plasmónica

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Archiu:Plasmonic waveguide device visible freq.gif
Un disseny de guia d'ones plasmónica per a facilitar la refracció negativa en l'espectre visible.

La plasmónica o nanoplasmónica [1] es referix a la generació, detecció i manipulació de senyals en freqüències òptiques a lo llarc d'interfaços metal-dielèctriques en l'escala nanométrica. [2] Inspirant-se en la fotònica, la plasmónica seguix la tendència de miniaturizar els dispositius òptics (vore també nanofotónica) i troba aplicacions en detecció, microscopía, comunicacions òptiques i biofotónica. [3] [4]

Principis

[editar | editar còdic]

La plasmónica sol utilisar polaritones de plasmón superficial (SPP), [2] que són oscilacions d'electrons coherents que viagen junt en una ona electromagnètica a lo llarc de l'interfaç entre un dielèctric (per eixemple, vidre, aire) i un metal (per eixemple, argent, or). Els modos SPP estan fortament confinats al seu interfaç de soport, donant lloc a fortes interaccions entre la llum i la matèria. En particular, el gas d'electrons del metal oscila en l'ona electromagnètica. Degut a que els electrons en moviment estan dispersos, les pèrdues òhmiques en les senyals plasmónicas són generalment grans, lo que llimita les distàncies de transferència de senyals al ranc subcentimétrico, [5] a menos que les rets de guia de llum optoplasmónicas híbrides, [6] [7] [8] o plasmones S'utilisen amplificament de guany. [9] Ademés dels SPP, els modos de plasmones de superfície localisats soportats per nanopartículas metàliques es denominen modos plasmónicos. Abdós modos es caracterisen per grans valors d'impuls, que permeten una forta millora resonante de la densitat local dels estats dels fotons, [10] i poden utilisar-se per a millorar els efectes òptics dèbils dels dispositius optoelectrònics. [4]

Motivació i reptes actuals

[editar | editar còdic]

Actualment s'està fent un esforç per integrar els plasmónicos en circuits elèctrics, o en un circuit elèctric analògic, per a combinar l'eficiència de tamany de l'electrònica en la capacitat de senyes dels circuits integrats fotònics (PIC). [11] Si be les llongituts de les portes dels nodos CMOS utilisats per als circuits elèctrics són cada volta menors, el tamany dels PIC convencionals està llimitat per la difracció, lo que constituïx una barrera per a una major integració. La plasmónica podria salvar este desajust de tamany entre els components electrònics i fotònics. Al mateix temps, la fotònica i la plasmónica poden complementar-se, ya que, en les condicions adequades, les senyals òptiques poden convertir-se en SPP i viceversa.

Un dels majors problemes a l'hora de fer realitat els circuits plasmónicos és la curta llongitut de propagació dels plasmones de superfície. Normalment, els plasmones de superfície viagen distàncies només en l'escala de milímetros ans que la amortiguación disminuïxca la senyal. [12] Açò es deu en gran mida a les pèrdues òhmiques, que es tornen cada volta més importants quant més penetra el camp elèctric en el metal. Els investigadors estan intentant reduir les pèrdues en la propagació del plasmón superficial examinant una varietat de materials, geometria, freqüències i les seues respectives propietats. [13] Els nous materials plasmónicos prometedors de baixa pèrdua inclouen òxits i nitrur metàlics [14] aixina com grafeno. [15] La clau per a una major llibertat de disseny són les tècniques de fabricació millorades que poden contribuir encara més a reduir les pèrdues per mig de la reducció de la rugosidad de la superfície.


Una atra barrera previsible que tindran que superar els circuits plasmónicos és la calor; La calor en un circuit plasmónico pot excedir o no la calor generada per circuits electrònics complexos. [12] Recentment s'ha propost reduir el calfament en rets plasmónicas dissenyant-les per a soportar vórtices òptics atrapats, que fan circular el fluix d'energia lluminosa a través dels espais entre partícules, reduint aixina l'absorció i el calfament òhmic, [16] [17] [18] Ademés de la calor, també és difícil canviar la direcció d'una senyal plasmónica en un circuit sense reduir significativament la seua amplitut i llongitut de propagació. [11] Una solució inteligent al problema de doblar la direcció de propagació és l'us d'espills de Bragg per a inclinar la senyal en una direcció particular, o inclús per a funcionar com divisores de la senyal. [19] Finalment, les aplicacions emergents de la plasmónica per a la manipulació d'emissions tèrmiques [20] i la gravació magnètica assistida per calor [21] aprofiten les pèrdues òhmiques en metals per a obtindre dispositius en noves funcionalitats millorades.


Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ Novotny, Lukas; Hecht, {{{nom2}}} (2012). Principles of Nano-Optics, Norwood: Cambridge University Press. ISBN 9780511794193.
  2. ↑ 2,0 2,1 (2001).Advanced Materials.13(19)
    1501–1505.doi:10.1002/1521-4095(200110)13:19<1501::AID-ADMA1501>3.0.CO;2-Z.
  3. ↑ (2010).Nature Photonics.4(2)
    83–91.doi:10.1038/nphoton.2009.282.
  4. ↑ 4,0 4,1 IEEE Photonics Journal.doi:10.1109/JPHOT.2022.3181967.
  5. ↑ Journal of Optics A.8(4)
    S87–S93.doi:10.1088/1464-4258/8/4/s06.
  6. ↑ Proceedings of the National Academy of Sciences.108(8)
    3147–3151.doi:10.1073/pnas.1016181108.
  7. ↑ ACS Nano.7(5)
    4470–4478.doi:10.1021/nn401062b.
  8. ↑ Applied Physics Letters.99(7)doi:10.1063/1.3599706.
  9. ↑ Nano Letters.9(8)
    2935–2939.doi:10.1021/nl901314o.
  10. ↑ S.V. Boriskina, H. Ghasemi, and G. Chen, Materials Today, vol. 16, pp. 379-390, 2013
  11. ↑ 11,0 11,1 (2008).Physics Today.61(5)
    44–50.doi:10.1063/1.2930735.
  12. ↑ 12,0 12,1 Brongersma, Mark. "Llaure Plasmonics Circuitry Wave of Future?" Stanford School of Engineering. N.p., n.d. Web. 26 Nov. 2014. <http://engineering.stanford.edu/research-profile/mark-brongersma-mse [1] archivat en Wayback Machine.>.
  13. ↑ Science.311(5758)
    189–193.doi:10.1126/science.1114849.
  14. ↑ Optical Materials Express.1(6)
    1090–1099.doi:10.1364/ome.1.001090.
  15. ↑ Science.332(6035)
    1291–1294.doi:10.1126/science.1202691.
  16. ↑ (2012).Nanoscale.4(1)
    76–90.doi:10.1039/c1nr11406a.
  17. ↑ Nano Letters.12(1)
    219–227.doi:10.1021/nl203365i.
  18. ↑ S.V. Boriskina "Plasmonics with a twist: taming optical tornadoes on the nanoscale," chapter 12 in: Plasmonics: Theory and applications (T.V. Shahbazyan and M.I. Stockman Eds.) Springer 2013
  19. ↑ Applied Physics Letters.87(13)doi:10.1063/1.2056594.
  20. ↑ Photonics.2(2)
    659–683.doi:10.3390/photonics2020659.
  21. ↑ Nature Photonics.3(4)
    220–224.doi:10.1038/nphoton.2009.26.
Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Plasmónica&oldid=736948»