Professoren Myung-Ki Kim en Yong-Hee Lee van de afdeling Natuurkunde van KAIST en hun onderzoeksteams ontwikkelden een 3D-gap-plasmonantenne die licht kan concentreren in een ruimte van enkele nanometers. Hun onderzoeksresultaten werden gepubliceerd in het nummer van 10 juni van Nano-letters .

Het focussen van licht in een puntachtige ruimte is een actief onderzoeksveld omdat het vele toepassingen kent. Echter, het concentreren van licht in een kleinere ruimte dan de golflengte wordt vaak gehinderd door diffractie. Om dit probleem aan te pakken, veel onderzoekers hebben het plasmonische fenomeen gebruikt in een metaal waar licht in grotere mate kan worden beperkt door de diffractielimiet te overschrijden.

Veel onderzoekers concentreerden zich op het ontwikkelen van een tweedimensionale plasmonische antenne en waren in staat om licht onder de 5 nanometer te focussen. Echter, deze tweedimensionale antenne onthult een uitdaging dat het licht zich naar het andere uiteinde verspreidt, ongeacht hoe klein het was gefocust. Voor een oplossing, er moet een driedimensionale structuur worden toegepast om de lichtintensiteit te maximaliseren.

Door gebruik te maken van de proximale technologie voor gefocusseerd ionenstraal, het KAIST-onderzoeksteam ontwikkelde een driedimensionale 4 nanometer brede gap-plasmonantenne. Door de fotonen in een driedimensionale nanoruimte van 4 x 10 x 10 nm3 te persen, de onderzoekers waren in staat om de intensiteit van licht 400 te verhogen, 000 keer sterker dan die van het invallende licht. Door gebruik te maken van de verhoogde intensiteit van het licht in de antenne, ze versterkten het tweede-harmonische signaal en verifieerden dat het licht in de nano-opening was gefocust door kathodoluminescentiebeelden te scannen.

Deze technologie zal naar verwachting de snelheid van gegevensoverdracht en -verwerking verbeteren tot het niveau van terahertz (een biljoen keer per seconde) en het opslagvolume per oppervlakte-eenheid op harde schijven met 100 keer vergroten. In aanvulling, high-definition beelden van submolecuulgrootte kunnen worden gemaakt met echt licht, in plaats van een elektronenmicroscoop te gebruiken, terwijl het het halfgeleiderproces kan verbeteren tot een kleiner formaat van enkele nanometers.

Professor Kim zei:"Een eenvoudig maar oprecht idee heeft het onderzoeksparadigma verschoven van 2D-gap-plasmonantennes naar 3D-antennes. Deze technologie ziet tal van toepassingen, waaronder op het gebied van informatietechnologie, gegevens opslag, afbeelding medische wetenschap, en halfgeleiderproces."