محققان سوئیسی مرکز EPFL با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) روشی با قدرت تفکیک نانومتری برای مطالعه خواص نوری در ترکیبات پلاسمونیک و فتونیک ارائه کردند.
روشی جدید برای بررسی خواص پلاسمونیک و فتونیک با TEM
زمانی که نور با الکترون روی سطح جفت شود، حرکت آن همانند موج توسط شکل هندسی سطح تعیین می‌شود. در آینده پلاسمون سطحی در مخابرات و محاسبات مورد استفاده قرار می‌گیرد و روزی خواهد رسید که نور جای الکتریسیته را خواهد گرفت. درصورت تحقق این فناوری، هم مصرف انرژی کاهش می‌یابد و هم ابعاد قطعات و پردازشگرها کوچک می‌شود. این کار نیاز به ساخت حسگرهایی با قدرت تفکیک بالا و سامانه‌های پردازشی نانومقیاس دارد.
چالش موجود در این مسیر، ساخت پردازشگرهای نانومقیاس است که در آن‌ها باید لایه‌های مختلف از مواد پیشرفته را روی هم قرار داد. تاکنون چنین کاری با موفقیت انجام نشده‌است.
پژوهشگران سوئیسی در EPFL موفق به ارائه فناوری جدیدی شدند که با حل این مشکل، یک گام بلند در حوزه محاسبات هیبریدی نوری-الکترونیکی برداشته می‌شود.
این گروه روشی بسیار سریع برای رهگیری نور و الکترون، زمانی که روی سطح نانوساختارها هستند، ارائه کردند. در این پروژه که با حمایت مالی اتحادیه اروپا انجام شده، روی درک و کنترل خواص مواد در سطح اتمی تمرکز شده‌است. برای اولین بار محققان با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) روشی با قدرت تفکیک بالا برای این کار ارائه کردند.
TEM در واقع یک تلسکوپ پیشرفته برای مشاهده واقع در مقیاس فمتوثانیه‌ای بوده که قدرت تفکیک آن در حد اتمی است. با محدود کردن میدان الکترومغناطیس روی سطح یک نانوسیم منفرد و تصویربرداری از فضا و انرژی، این گروه موفق به تصویربرداری از نور شدند که طبیعت کلاسیک و کوانتومی خود را نمایش می‌دهد. در واقع در این پروژه محققان با موفقیت روی اساس امواج نوری محدود شده در مقیاس نانومتری و دستکاری نور در نانوساختارهای اپتوالکترونیکی کار کردند. با این روش می‌توان به‌صورت مستقیم نانوساختارهای پلاسمونیک و فتونیکی را مشخصه‌یابی و تصویربرداری کرد. این کار با قدرت تفکیک نانومتری و در زمان فمتوثانیه قابل انجام است.
در این پروژه از غشاء نیترید سیلیکون حاوی لایه‌ای از نقره استفاده شده‌است که روی آن‌ها نانوحفره‌هایی قرار دارد که نقش آنتن را ایفا کرده و به پلاسمونرها اجازه عبور می‌دهد.
نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان”Imaging and controlling plasmonic interference fields at buried interfaces” در نشریه Nature Communications منتشر شده‌است.
