Onderzoekers van de Universiteit van Arkansas hebben geholpen bij het definiëren van de optische eigenschappen van plasmonische nanostructuren, werk dat zou kunnen leiden tot verbeterde sensoren in beveiliging en biomedische apparaten, en hebben toepassingen in zonnecellen. Het onderzoeksteam van de afdeling Natuurkunde publiceerde onlangs zijn bevindingen in het tijdschrift PLOS EEN .

Plasmonen zijn golven van elektronen op het oppervlak van een metaal. De frequentie van deze elektronische golven kan worden gewijzigd om te koppelen met licht door de deeltjesgrootte te veranderen, vorm, materiaal en omgeving. De plasmonen kunnen de lichtintensiteit verhogen en het licht concentreren tot op nanoschaalvolumes, die nuttig kan zijn voor een verscheidenheid aan nanowetenschappelijke toepassingen.

De kern van het werk is het onderwerp van de masterscriptie in de natuurkunde van afgestudeerde student Pijush K. Ghosh. Ghosh werkte samen met medestudenten Desalegn T. Debu en David A. French voor het tijdschriftartikel, getiteld "Berekende dikte-afhankelijke plasmonische eigenschappen van gouden nanobars in het zichtbare tot nabij-infraroodlichtregime." De studenten maken deel uit van een onderzoeksgroep natuurkunde onder leiding van universitair docent Joseph Herzog.

Dit werk onderzoekt de optische eigenschappen van rechthoekige gouden nanodeeltjes, in het bijzonder hoe ze licht verstrooien en de sterkte van het verstrooide licht in de buurt van het nanodeeltje. De onderzoekers bepaalden hoe variaties in de geometrie van de structuren van invloed waren op hoe ze zich aan licht, waardoor het gemakkelijker wordt om te werken met structuren die niet perfect vierkant zijn. De bevindingen kunnen plasmonische apparaten mogelijk maken, zoals sensoren, nauwkeuriger af te stemmen op een specifieke toepassing.

"Het maken van nanostructuren met perfect vierkante hoeken is moeilijk met behulp van gewone nanofabricagetechnieken, " zei Ghosh. "In ons werk, we onderzochten realistische structuren met afgeronde hoeken. Het werk bepaalde het verschil in resonantiegolflengte van nanobars met ronde en scherpe hoeken. We ontdekten ook hoe het spectrum precies verschuift als je dikkere nanobars maakt. Dit onthult inzicht in een andere dimensie van de structuren die meer controle en afstembaarheid van deze plasmonische nanostructuren mogelijk maakt."