(Phys.org) — Gebruikmakend van de interactie tussen licht- en ladingsfluctuaties in metalen nanostructuren die plasmonen worden genoemd, een natuurkundige van de Universiteit van Arkansas en zijn medewerkers hebben aangetoond dat temperatuurveranderingen in zeer kleine 3D-gebieden in de ruimte kunnen worden gemeten.

Plasmonen kunnen worden gezien als elektronengolven in een metalen oppervlak, zei Joseph B. Herzog, gastdocent natuurkunde, die co-auteur was van een paper waarin de bevindingen werden beschreven die op 1 januari door het tijdschrift werden gepubliceerd Nano-letters , een publicatie van de American Chemical Society.

De krant, getiteld "Thermoplasmonics:kwantificering van plasmonische verwarming in enkele nanodraden, werd mede geschreven door de Rice University-onderzoekers Mark W. Knight en Douglas Natelson.

In de experimenten, Herzog, die afgelopen zomer bij de U of A faculteit is gekomen, vervaardigde plasmonische nanostructuren met elektronenstraallithografie en focuste een laser nauwkeurig op een gouden nanodraad met een scanning optische opstelling.

"Dit werk meet de verandering in elektrische weerstand van een enkele gouden nanodraad terwijl deze wordt verlicht met licht, " Zei Herzog. "De verandering in weerstand is gerelateerd aan de temperatuurverandering van de nanodraad. Het kan moeilijk zijn om temperatuurveranderingen op kleine nanoschaalvolumes te meten, en bepalen welk deel van deze temperatuurverandering te wijten is aan plasmonen kan nog uitdagender zijn.

"Door de polarisatie van het licht dat op de nanostructuren valt te variëren, de plasmonische bijdrage van de optische verwarming is bepaald en bevestigd met computationele modellering, " hij zei.

Herzogs publicatie bevindt zich in een snelgroeiend, gespecialiseerd gebied genaamd thermoplasmonica, een deelgebied van plasmonica dat de effecten van warmte door plasmonen bestudeert en is gebruikt in toepassingen variërend van kankerbehandeling tot het oogsten van zonne-energie.

Herzog combineert zijn onderzoek naar plasmonen met zijn expertise in nano-optica, dat is de nanoschaal studie van licht.

"Het is een groeiend veld, " zei hij. "Met nano-optica en plasmonica kun je licht focussen op kleinere gebieden die onder de diffractielimiet van licht liggen. Een plasmonische nanostructuur is als een optische antenne. De plasmon-licht interactie maakt plasmonics fascinerend."

Herzog richt zijn onderzoekslab op aan de Universiteit van Arkansas, die zich zal concentreren op nano-optica en plasmonica. Naast zijn aanstelling in de natuurkunde, Herzog werkt samen met het micro-elektronica-fotonica-programma van de universiteit en is lid van de faculteit en het Institute for Nanoscience and Engineering van de University of Arkansas.