Tweedimensionaal, controleerbare lichtachtige golven op een metalen oppervlak, gemaakt door A *STAR-onderzoekers en medewerkers van Harvard University, en analoog aan het kielzog van een boot die door water beweegt, hebben potentiële toepassingen in fotonica op nanoschaal.

Een zog vormt zich achter een object dat sneller door een medium beweegt dan de snelheid waarmee een golf in dat medium reist. Een voorbeeld is de sonische knal die wordt veroorzaakt door een supersonische jet. De optische versie van dit fenomeen, bekend als Cherenkov-straling, treedt op wanneer een geladen deeltje sneller beweegt dan de lichtsnelheid in een medium. De angstaanjagende blauwe gloed die wordt afgegeven door kernreactoren die zijn ondergedompeld in koelwater, wordt veroorzaakt door dit effect.

Nutsvoorzieningen, Patrice Genevet van het A*STAR Singapore Institute of Manufacturing Technology en zijn medewerkers hebben het tweedimensionale equivalent van Cherenkov-straling gegenereerd in een gouden film met een rij sleuven op nanoschaal die onder verschillende hoeken zijn georiënteerd.

Wanneer gepolariseerd licht schuin op de goudfilm schijnt (zie afbeelding), het wekt vrije elektronen (het 'water') in het goud op:dit produceert een ladingsgolf (de 'boot') die sneller langs het oppervlak reist dan lichtachtige golven die bekend staan ​​als oppervlakteplasmonen. Bijgevolg, de ladingsgolf laat V-vormige golven van oppervlakteplasmonen achter (het 'kielzog').

Deze golven waren moeilijk vast te leggen omdat ze beperkt zijn tot het oppervlak van het goud. Het team loste dit op door een near-field scanning microscoop te gebruiken om de golven van het oppervlak te 'heffen'. waardoor hun intensiteit kan worden gemeten.

Met behulp van een ensemble van nanogestructureerde openingen, de wetenschappers konden deze golven zelfs sturen door de hoeken van de nanospleet en de invalshoek van de lichtstraal te variëren. "We hadden het gevoel dat de lopende golf van lading kon worden gemanipuleerd om de hoek van de oppervlakteplasmonkielzog te regelen, ", zegt Genevet. "Bij het zien van de eerste experimentele nabije-veldbeelden, we realiseerden ons dat onze intuïtie juist was. Er is niets mooiers dan de visie van een fysiek effect te nemen en te realiseren." Deze beheersbaarheid zal belangrijk zijn voor het realiseren van praktische toepassingen van het effect.

Vooral, het effect zou kunnen worden gebruikt om nieuwe soorten optische componenten op basis van oppervlakteplasmon te creëren, zoals plasmonische hologrammen en directionele plasmonische lenzen, zegt Genevet. Hij is ook enthousiast over het potentieel om licht op kleine schalen te manipuleren. "We hebben het geluk dit onderzoek te doen wanneer nanotechnologieën echt van de grond komen, Genevet zegt. "Fotonica op nanoschaal heeft een opmerkelijke impact op optica, en onze bevindingen zullen hopelijk helpen om de excitatiemechanismen van elektromagnetische oppervlaktegolven beter te begrijpen."