Новые сверхтонкие решетки помогут в развитии нанофотонных устройств

Группа профессора Маттиаса Карга из Университета им. Генриха Гейне, Дюссельдорф, разработала простую, но точную технику производства упорядоченных слоев частиц.

Новый материал состоит из мягких, деформируемых полимерных шариков, напоминающих по структуре гидрогель, и золотых (серебряных) наночастиц, сообщает eurekalert.org. Команда синтезировала последние путем восстановления металлических солей.

Результаты исследования представлены в ACS Applied Materials & Interfaces.

«Мы можем точно настраивать размер золотых наночастиц. Гидрогелевая оболочка проницаема для растворенных металлических солей. Она обеспечивает последовательный рост золотого ядра, — объяснил доктор Карг. – Структуру можно сравнить с вишней, где косточка окружена мякотью».

Ученые использовали разбавленный раствор гидрогелевых шариков для получения тонких монослоев. Они поместили материал на поверхность воды, где частицы самостоятельно собрались в упорядоченную, красочно мерцающую структуру. Команда перенесла этот слой на стеклянное основание. В результате засветилась вся подложка.

Электронный микроскоп показал однородный массив частиц с шестигранными ячейками.

«Золото обеспечивало изменение цвета, — сказала докторант Кирстен Волк. – Частицы отражают свет определенных волн, которые, сталкиваясь, создают впечатление изменения цвета под разными углами».

Тонкие слои представляют интерес для оптоэлектроники. Они также подходят для создания миниатюрных лазеров. Наномерные устройства – ключевой элемент нанофотоных технологий. В ходе исследования команда преодолела основное препятствие к таким лазерам. Ученые успешно создали коллективные резонансы в золотых частицах с помощью падающего света. То есть, структуры не возбуждались по отдельности. Все такие частицы находились в резонансе. Исследователи показали, что могут легко создавать крупномасштабные, очень тонкие слои.

«На следующих этапах мы планируем расширить резонанс в материале, — сказал Карг. – Для этого мы планируем внедрить излучатели. В долгосрочной перспективе такой подход может позволить создать работающие от электричества нанолазеры».