روش جدیدی برای تولید نانوآنتن‌ها

نانوساختارهای فلزی قادرند تا به‌عنوان آنتن کوچک برای کنترل نور مورد استفاده قرار گیرند. این ادوات می‌توانند نور را روی یک نقطه کوچک متمرکز کنند. خواص نوری این نانوآنتن‌ها بستگی به ابعاد و شکل نانوساختارها دارد بنابراین به‌سختی می‌توان گفت که کدام شکل برای انجام کاری مشخص مناسب است، در واقع بدون انجام محاسبات نظری پیش بینی رفتار هر یک از اشکال دشوار است.

اخیرا محسن رحمانی و همکارانش از موسسه آاستار و امرپیکال کالج لندن روشی ارائه کرده‌اند که با استفاده از آن می‌توان نانوآنتن‌ها را طراحی و تولید کرد. این روش مبتنی بر درک خواص رزونانس نوری واحدهای سازنده آنتن‌ها است. رحمانی می گوید دیدگاه‌های تازه ما منجر به طراحی نوینی در این حوزه شده است که مکانیسم‌های جدیدی در عملکرد آن دخیل هستند. این سیستم می‌تواند دانسته‌های ما را درباره طیف رزونانس مغناطیسی پلاسمونیک افزایش دهد. رحمانی معتقد است که این سیستم کاربردهای جدیدی خواهد داشت.

برخی خواص مفید این آنتن‌های پلاسمونیک از آنجایی نشات می‌گیرد که این نانوساختارهای فلزی به یکدیگر نزدیک می‌شوند. با این کار اثرات تداخلی سطوح آنها منجر به بروز طیف‌های تند و تیزی می‌شوند که به آنها رزونانس فانو گفته می‌شود. هرگونه تغییر در نزدیکی نانوساختارها نظیر افزودن چند مولکول یا تغییر دما، می‌تواند روی رزونانس بسیار حساس فانو تاثیرگذار باشد. این تغییر را می‌توان رصد کرد و از آن استفاده نمود.

محققان این پروژه با استفاده از مدل‌های کامپیوتری روی نانوساختارها موفق شدند طراحی آنتن‌های پلاسمونیک را بهبود دهند. رحمانی و همکارانش این راهبرد را با استفاده از نانوذرات موسوم به الیگومرهای پلاسمونیک ساده سازی کردند. برای مثال این گروه یک ساختار صلیبی شکل را که دارای ۵ نقطه است به‌صورت دو واحد مجزا در آوردند و سپس رزونانس پلاسمونیک این آرایه‌ها را مشخص کردند.

رحمانی با مدل‌سازی الیگومرها و مقایسه نتایج آنها با طیف‌های نوری موفق به مشاهده رابطه سیستماتیک میان رزونانس نوری و واحدهای آرایه‌ها شد. نتایج یافته‌های این گروه نشان می‌دهد که خواص نوری آنتن‌های پلاسمونیک مختلف می‌تواند به سادگی مورد طراحی قرار گرفته و با استفاده از واحدهای سازنده پایه ایجاد شود.

رحمانی می‌گوید بی نهایت ساختار ترکیبی را می‌توان با استفاده از این روش ایجاد کرد و از ساختارهای به‌دست آمده در حوزه‌هایی نظیر لیزر نانومقیاس و سوئیچ‌های نوری استفاده کرد.