Onderzoekers van de TU Graz en de Universiteit van Graz presenteren de nieuwe methode van 3D-plasmontomografie in Natuurcommunicatie .

Licht als informatiedrager is onmisbaar in de moderne communicatietechnologie. De gecontroleerde manipulatie van lichtkwanta, zogenaamde fotonen, vormen de basis voor draadloze transmissie of dataoverdracht in optische glasvezels. Vanwege de golfachtige aard van licht en de diffractielimiet, echter, optische componenten kunnen het licht alleen focussen tot op de micronschaal (10-6 m). Ulrich Hohenester van het Institute of Physics aan de Universiteit van Graz legt uit:"Om fotonen en nanostructuren efficiënter te laten interageren, op het gebied van plasmonica, we koppelen licht aan een metalen nanodeeltje, meestal gemaakt van goud of zilver." Afhankelijk van de grootte, vorm, omgeving en materiaal, Er worden resonerende wolken van elektronen gevormd - zogenaamde oppervlakteplasmonen. Hohenester vervolgt:"Deze collectieve elektronentrilling stelt ons in staat om licht op nanoschaal te focussen en zo verschillende toepassingen in sensortechnologie en fotovoltaïek te gebruiken."

Beeldvorming van plasmonvelden

De directe waarneming van plasmonvelden is alleen mogelijk dankzij de krachtigste elektronenmicroscoop van Oostenrijk - de ASTEM, Oostenrijkse scanning transmissie-elektronenmicroscoop, in het Graz Centrum voor Elektronenmicroscopie. In de afgelopen jaren, elektronenmicroscopie heeft zich ontwikkeld tot een ideale methode voor het meten van plasmonvelden. Gerard Kothleitner, hoofd van de werkgroep voor analytische transmissie-elektronenmicroscopie aan het Instituut voor elektronenmicroscopie en nanoanalyse van de TU Graz, legt uit:"Een hoogenergetische elektronenstraal beweegt zich in de buurt van het monster of dringt erin binnen. Elektronen in de buurt van het monster ervaren een verlies van energie, iets wat we spectroscopisch kunnen meten. Dit resulteert in tweedimensionale beelden van plasmonvelden met een resolutie van sub nanometer. Informatie over de derde dimensie waarlangs de elektronen bewegen, gaat bij deze methode verloren."

Doorbraak in 3-D

In het huidige werk dat is gepubliceerd in het open access tijdschrift Natuurcommunicatie , de NAWI Graz-onderzoekers konden voor het eerst laten zien hoe de derde dimensie volledig kan worden gereconstrueerd in het kader van een tomografisch beeldvormingsproces door het monster te roteren en een reeks gekantelde tweedimensionale projecties te verwerken. Deze methode werkt op dezelfde manier als de computertomografie die in de geneeskunde wordt gebruikt en draagt ​​de toepasselijke naam 3-D-plasmontomografie. Kothleitner en Hohenester over de effecten van hun succesvolle onderzoek:"Door deze nieuwe methode te gebruiken is het nu mogelijk om plasmonvelden te meten op een manier die zal helpen om toepassingen op het gebied van sensortechnologie beter te begrijpen, zonneceltechnologie en computeropslag of zelfs leiden tot nieuwe."