Wat onderzoekers hadden gezien als een belemmering voor de ontwikkeling van geavanceerde technologieën op basis van het opkomende gebied van plasmonica, wordt nu gezien als een mogelijke weg naar praktische toepassingen op gebieden van kankertherapie tot nanofabricage.

Plasmonische materialen bevatten kenmerken, patronen of elementen die een ongekende controle over licht mogelijk maken door gebruik te maken van wolken van elektronen die oppervlakteplasmonen worden genoemd. Het zou de miniaturisering van optische technologieën mogelijk maken, vooruitgang brengen zoals beeldvorming met nanoresolutie en computerchips die gegevens verwerken en verzenden met behulp van licht in plaats van elektronen, een potentiële sprong in de prestaties vertegenwoordigen.

Echter, de ontwikkeling van geavanceerde optische technologieën met behulp van plasmonics wordt belemmerd doordat componenten in ontwikkeling ervoor zorgen dat er te veel licht verloren gaat en wordt omgezet in warmte. Maar nu ontdekken onderzoekers dat deze "door verlies veroorzaakte plasmonische verwarming" de sleutel kan zijn tot de ontwikkeling van verschillende geavanceerde technologieën, zei Vladimir M. Shalaev, mededirecteur van het nieuwe Purdue Quantum Center, wetenschappelijk directeur van nanofotonica bij het Birck Nanotechnology Center in het Discovery Park van de universiteit en een vooraanstaande professor in elektrische en computertechnologie.

Het potentieel voor praktische toepassingen met behulp van door verlies geïnduceerde plasmonische verwarming wordt besproken in een commentaar dat op 22 januari verscheen in de sectie Perspectives van Wetenschap tijdschrift. Het artikel is geschreven door promovendus Justus Ndukaife, Shalaev en Alexandra Boltasseva, een universitair hoofddocent van elektrische en computer engineering.

"Plasmonics heeft veel belangstelling gewekt vanwege het vermogen om licht in nanoschaalvolumes in micro- en nano-apparaten te persen, maar de vooruitgang is belemmerd door plasmonische verliezen, "Zei Ndukaife. "We zeggen dat we deze verliezen in ons voordeel kunnen gebruiken."

Nieuwe technologieën die plasmonische verwarming kunnen benutten, zijn onder meer:

* Een "nanotweezer" die in staat is om kleine objecten snel en nauwkeurig te positioneren en ze op hun plaats te bevriezen, die verbeterde detectiemethoden op nanoschaal mogelijk maken en onderzoek helpen om geavanceerde technologieën te produceren, zoals kwantumcomputers en displays met ultrahoge resolutie.

* Een nieuwe magnetische opslagtechnologie genaamd heat-assisted magnetic recording (HAMR), waar nanoantennes, of nabij-veldtransducers, worden gebruikt om licht op het magnetische medium te concentreren. Nanoantennes kunnen worden gebruikt in op HAMR gebaseerde gegevensopslag. Bovendien, plasmonische nanodeeltjes kunnen worden omgevormd door verhitting en worden gebruikt om beelden op te nemen.

* Quadrapeutiek, een klinische therapeutische benadering met behulp van nanodeeltjes voor de behandeling van kanker. De nanodeeltjes worden belicht met laserlicht, produceren plasmonische nanobellen die kankercellen kunnen doden.

* En een concept voor hernieuwbare energie dat gebruik maakt van "plasmonische resonatoren" om de efficiëntie van zonnecellen te verbeteren.

"Het benutten van het intrinsieke verlies in plasmonica zou kunnen helpen om transformatieve technologische innovaties in te luiden die op verschillende gebieden van invloed zijn, inclusief informatietechnologie, biowetenschappen en schone energie, "Zei Boltasseva. "Het is tijd voor de plasmonische gemeenschap om verlies om te zetten in winst."