Only Perception: 表面電漿提高奈米結構的潛在價值

2007-09-19

表面電漿提高奈米結構的潛在價值

Surface plasmons enhance nanostructure possibilities
http://www.physorg.com/news109335730.html

By Miranda Marquit

當科技變得愈來愈小，科學家得研究解決不同領域各種問題的方法。已知光線能用來研究分子與原子，以及解決量子資訊處理的問題，甚至是生物學中 lab-on-chip 的應用。問題在於應如何將這種光學裝置的大小，縮小至與現代奈米科技相容的程度。

UCL 與位於（北愛首都）Belfast，Queen's University 的一組科學家示範一種能達到超高光色散（ultrahigh light dispersion）的原理，那利用奈米結構上的表面電漿極化子（surface plasmon polaritons，SPPs）。

"我們提出一種新原理，利用表面電漿在金屬奈米結構上的特性，讓微尺度光譜裝置能夠成真，那可以提供一到二個數量級的波長分離，比現今任何先進的波長分離裝置還要好，" Anatoly Zayats 說，Queen's University 的科學家之一。他與他的同事已將他們的程序還有實驗結果，以「Dispersing Light with Surface Plasmon Polaritonic Crystals」為題，發表在 Physical Review Letters 上。

Zayats 指出，傳統的光繞射（light diffraction）很難用於光通訊以及其他系統上，因為需要大量的三維光柵（grating）。"因為尺寸的緣故，要讓數個相鄰並排在一起不可能，" 他表示。

這種問題因利用 SPP 而獲得解決。被該小組用來示範的 SPP 是位於一個週期性的奈米結構上。在這個體現中，色散過程有二階段：首先，將入射光轉變成 SPP Bloch modes。其次，涉及 SPP Bloch waves的折射。一個金屬奈米結構能同時引起（產生）SPP 與使其繞射。Zayats 說，"這透過傳統繞射的結合、光子超稜鏡般（superprism-like）效應的擴大，顯著增強色散。"

電漿子光色散能用在量子資訊處理、光譜分析之 lab-on-chip 應用、化學與電子工程這樣的領域中。此外，這種新技術的高解析度能力，能用於基礎物理的更進一步研究。該小組對於該研究能成為一種訊號處理裝置，涉入光通訊而感到十分興奮。

Zayats 強調，這種程序與現有技術相容。這種技術的開發與測試，說明它能用今日的科技辦到。然而，他繼續說，利用這種 SPP 奈米結構技術 "需要研究一些界面傳統光學裝置能與電漿子裝置相結合。" Zayats 表示，即便如此仍有可能辦到這件事，困難之處在於如何讓它有效地與當前實際技術整合在一起。"Interfacing is the problem that plasmonic in general is currently facing."

不過 Zayats 仍對此系統所產生的價值感到樂觀。他提到，有不同的科學小組正在研究解決整合電漿子問題的數種方法："As soon as this will be resolved to everyone's satisfaction, we will most definitely see the dispersion plasmonic device widely employed in standard optical communications."

※ 相關報導：

＊ Dispersing Light with Surface Plasmon Polaritonic Crystals
http://link.aps.org/abstract/PRL/v99/e083901