Een lokaal onderzoeksteam, bestaande uit leden van het Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM) onder het ministerie van Wetenschap en ICT en UNIST, een metamateriaalabsorbeerder ontwikkeld die de detectie van schadelijke stoffen of biomoleculen aanzienlijk verbetert, en publiceerden hun resultaten in Kleine methoden .

Het gezamenlijke onderzoeksteam onder leiding van hoofdonderzoeker Dr. Joo-Yun Jung van de Nano-Convergence Mechanical Systems Research Division van KIMM en professor Jongwon Lee van UNIST ontwikkelde een metamateriaal dat infraroodabsorptiespectroscopie verbetert door 100-voudige versterking van detectiesignalen. Het voorgestelde metamateriaal is een speciaal functioneel materiaal met verticale nanogaps die kleiner zijn dan de infrarode golflengte.

Infraroodspectroscopie is een techniek die componenten identificeert op basis van patronen van gereflecteerd licht door de eigenschappen van moleculen te meten om infrarood van hun intrinsieke frequenties te absorberen. Als er slechts kleine sporen van de doelstof worden gedetecteerd, de resultaten zullen niet zo significant zijn vanwege het kleine verschil in lichtintensiteit.

Het voorgestelde metamateriaal verzamelt en geeft lichtenergie tegelijk af, waardoor een grotere lichtintensiteit wordt opgewekt die door moleculen kan worden geabsorbeerd. De versterkte signalen maken het mogelijk om duidelijkere resultaten te verkrijgen, zelfs bij het werken met kleine sporen van stoffen.

Kruisvormige nanoantennes werden gevormd in een metaal-isolator-metaalconfiguratie. De middelste isolerende laag had een dikte van 10 nm; verticale openingen werden gebruikt om de lichtabsorptie door moleculen te maximaliseren.

Inyong Hwang, een onderzoeker van de afdeling Elektrotechniek aan UNIST, zei, "Het voorgestelde metamateriaal bereikte een recordverschil van 36% in onze demonstratie op een monolaag met een dikte van 2,8 nm. Dit is het beste record dat tot nu toe is bereikt onder monolaagdetectie-experimenten."

Het voorgestelde metamateriaal kan gemakkelijk in massa worden geproduceerd en biedt goedkope fabricage. Hoewel bundellithografie met hoge resolutie nodig was om microstructuren op metamateriaaloppervlakken te vormen, het SEIRA-platform van het team vertrouwt op meer betaalbare nano-imprintlithografie en droogetsprocessen.

Dr. Joo-Yun Jung, hoofdonderzoeker van KIMM, zei, "Met behulp van het nano-imprintproces, we kunnen metamaterialen verkrijgen in de metaal-isolator-metaalconfiguratie, en verwerk ze tot gewenste patronen. Daarbovenop, het droge etsproces maakt massaproductie van microgestructureerde metamaterialen mogelijk."

Professor Jongwon Lee van UNIST zei:"Onze studie is de eerste die near-field-verbetering induceert en de near-field-blootstelling oplost met behulp van verticale openingen. De techniek zal naar verwachting enorme toepassingen hebben, vooral voor infraroodsensoren die worden gebruikt bij de detectie van biomoleculen, schadelijke stoffen, en gassen."