(Phys.org) — Onderzoekers van de Universiteit van Cincinnati ontdekken hoe ze licht kunnen manipuleren om op een dag de kleinste objecten ter wereld beter te kunnen zien door een superlens, evenals hoe u een object in het volle zicht kunt verbergen.

Masoud Kaveh-Baghbadorani, een doctoraalstudent in het natuurkundeprogramma van de Universiteit van Cincinnati, presenteert dit onderzoek op 4 maart, op de American Physical Society Meeting in Denver.

Het onderzoek richt zich op opwindende collectieve oscillaties van metaalelektronen, plasmonen genaamd, en over het sturen van licht door nanometer-dunne metaalfilms, ongeveer duizend keer dunner dan een mensenhaar. Het resultaat kan geïntegreerde schakelingen versterken of een superlens mogelijk maken met zeven keer de sterkte van een standaardmicroscoop, het openen van verder onderzoek op gebieden zoals het bestuderen van micro-organismen en virussen.

Andere toepassingen zijn het weerkaatsen van licht rond een object door het te verhullen met een metamateriaalfilm. In plaats van dat het object licht weerkaatst en daardoor zichtbaar wordt, de lichtmanipulatie kan het onzichtbaar maken.

Plasmonica is een opkomend veld, maar het heeft zijn beperkingen door het verlies van energie in de metaallagen, die de plasmonenergie in warmte dissiperen. Kaveh-Baghbadorani's onderzoek richt zich op de ontwikkeling van hybride metaal/organische nanodraden die in wezen werken als een energiepomp om metaalverliezen in plasmonische nanostructuren te compenseren.

Deze energiepomp is het resultaat van excitonstraling, een elektronische opwinding in de halfgeleider nanodraden. Kaveh-Baghbadorani legt uit dat het exciton enigszins werkt als een waterstofatoom:negatieve en positieve ladingen zijn met elkaar verbonden. Het onderzoek onderzoekt de energieoverdracht van excitonen in halfgeleider nanodraden naar verschillende metalen materialen die worden gebruikt om de nanodraden te bedekken, evenals de effecten van de dikte van bedekkende organische lagen in energieoverdracht.

De onderzoekers willen weten hoe de dynamiek van excitonen wordt beïnvloed door het gebruik van verschillende organische materialen, en hoe de levensduur en energieoverdrachtsprocessen van nanodraad-excitonen worden gewijzigd door het ontwerp van de nanodraden of de dikte van organische afstandslagen te veranderen.

adviseur van Kaveh-Baghbadorani, Hans Peter Wagner, een UC universitair hoofddocent natuurkunde, is een van de co-onderzoekers van het project. "Om ons doel te bereiken, de kennis van excitonrelaxatie en energieoverdrachtsprocessen in plasmonische halfgeleider nanodraadheterostructuren is van cruciaal belang, " zegt Wagner, wiens laboratorium een ​​groeifaciliteit heeft waarmee onderzoekers een verscheidenheid aan plasmonische structuren kunnen produceren. Het lab beschikt ook over speciale optische methoden om excitonrelaxatieprocessen te meten op een tijdschaal van minder dan picoseconden.

Mede-onderzoekers van het project zijn onder andere Wagner; Qiang Gao, onderzoeker, en Chennupati Jagadish, hoogleraar techniek, Australische Nationale Universiteit, waar de halfgeleider nanodraden worden geproduceerd; en Gerd Duscher, hoogleraar techniek, Universiteit van Tennessee.