محققان موسسه فناوری کالیفرنیا نشان دادند که چگونه هنگام برانگیختن نانوذرات با لیزر، میدان الکتریکی اطراف نانوذرات تغییر می‌کند. آنها این کار را با قدرت تفکیک فضایی و زمانی نشان دادند. این روش بسیار سریع تنها با جفت شدن لیزر پالسی فمتوثانیه با یک پیمایشگر الکترونی امکان پذیر است به‌طوری که برخی از این الکترون‌ها در زمان مناسب وارد شده و در معرض میدان الکتریکی قرار می‌گیرند.
موج‌سواری روی امواج پلاسمونیک
محققان موسسه فناوری کالیفرنیا نشان دادند که چگونه هنگام برانگیختن نانوذرات با
لیزر، میدان الکتریکی اطراف نانوذرات تغییر می‌کند. آنها این کار را با قدرت تفکیک
فضایی و زمانی نشان دادند. این روش بسیار سریع تنها با جفت شدن لیزر پالسی
فمتوثانیه با یک پیمایشگر الکترونی امکان پذیر است به‌طوری که برخی از این الکترون‌ها
در زمان مناسب وارد شده و در معرض میدان الکتریکی قرار می‌گیرند.
زمانی که نور مرئی برانگیخته می‌شود، الکترون‌ها در فلزاتی نظیر طلا و نقره شروع به
نوسان کرده و در نتیجه دارای مود پلاسمونیک می‌شوند. این حرکت موجب نوعی الگوی
میدان الکتریکی درون و بیرون فلز می‌شود. اما اگر ذره کوچکتر از طول موج نور باشد
چه چیزی اتفاق می‌افتد؟
برای پاسخ به این پرسش، برنده جایزه نوبل، احمد زیوایل، به‌همراه آیکان یورتسیور و
رنسکه وان در وین روش جدید ارائه کردند. آنها از لیزر پالسی که موجب برانگیختن
میدان پلاسمونیک می‌شود برای فعال کردن یک فوتون و ایجاد پالس‌های الکترونی
فمتوثانیه استفاده کردند. آزمایشگاه احمد زیوایل برای انجام چنین کاری مشهور است.
این بدین معناست که تنظیم زمان برای این که برخی الکترون‌ها با میدان الکتریکی در
حال حرکت که توسط لیزر ایجاد می‌شود، مناسب است.
همانند یک موج سوار، الکترون‌ها روی یک موج الکتریکی حرکت کرده و انرژی جذب
می‌کنند. بنابراین الکترون‌هایی که دیرتر وارد می‌شوند انرژی خود را از دست داده و
حداقل انرژی ممکن را دارا هستند. با حرکت پیمایشگر در سطح، حرکت امواج الکتریکی
می‌تواند ترسیم شود. آیکان یورتسیور می‌گوید بسیار جالب است که می‌بینیم چگونه این
چنین ذراتی قابل رصد هستند چیزی که پیش از این قابل مشاهده نبود.
این روش بسیار شبیه طیف سنجی از دست دادن انرژی الکترون (eels) است. در این روش
الکترون‌ها با برانگیخته شده انرژی خود را از دست می‌دهند، اما در روشی که این تیم
تحقیقاتی ارائه کرده است برخی الکترون‌ها انرژی به‌دست می‌آورند.
این روش محققان را قادر می‌سازد تا ببینند نور چگونه تثبیت شده، پراش یافته و در
اطراف نانوذرات پلاسمونیک افزایش می‌یابد. افزایش میدان الکتریکی در مقیاس نانو
برای برخی فناوری‌ها نظیر حسگرهای مولکولی یا تراشه‌های کامپیوتری ضروری است. این
تیم تحقیقاتی معتقد است که کاربرد نتایج این پروژه فقط محدود به پیمایش میدان
الکتریکی نیست، با این روش می‌توان فرآیندهای بسیار سریع را با قدرت تفکیک بالا و
دقت بسیار عالی رصد کرد.
نتایج این تحقیق در نشریه Science به چاپ رسیده است.
