Ученые смогли контролировать термальные профили на наноуровне
Исследователи создали и протестировали экспериментальную систему, нагревающую лазером ближнего инфракрасного спектра две золотые наностержневые антенны до разных температур.
Ранее ученым не удавалось использовать только свет, чтобы активно создавать и управлять тепловыми ландшафтами на наноуровне, сообщает sciencedaily.com. Небольшие расстояния ведут к групповому нагреву объектов.
Результаты исследования представлены в журнале ACS Nano. Оно было проведено под руководством специалистов из Вашингтонского, Райсовского и Университета Темпла. Команда успешно нагрела до разных температур наноантенны, из-за близкого расположения являющиеся электромагнитно и термически спаренными. Отличия достигали 20°С. Меняя длину волны лазера, ученые определяли, какое изделие будет теплее (холоднее), хотя они состояли из одного материала.
«Поместив рядом на столе похожие объекты вы ожидаете, что они будут одинаковой температуры. Это верно и для наноуровня, — сказал ведущий ответственный автор работы, профессор Вашингтонского университета Дэвид Масиелло. Здесь мы подвергли спаренные предметы действию одного луча, сделав один теплее другого».
Команда специалиста занималась теоретическим моделированием системы. Для ее создания и тестирования Масиелло объединился с райсовским профессором Стефаном Линком и адъюнкт-профессором Кэтрин Виллетс (Темпл). Система состоит из двух наностержневых золотых антенн длиной 150 нм и 250 нм. Они стоят на стеклянной пластине, окруженные глицерином. Золото было выбрано из-за готовности электронов колебаться под действием источников энергии, вроде лазера ближнего ИК-спектра. Движение или поверхностный плазмонный резонанс эффективно преобразует свет в тепло.
Отличные габариты обеспечивали разное колебание частиц. Команда Масиелло подсчитала, что движение электронов в одной или противоположных фазах обеспечит антеннам разные температуры – противодействие влиянию термодиффузии.
Группы Линка и Виллетс создали и протестировали систему в 2 режимах. Ученым не удалось напрямую измерить температуру каждой антенны на наноуровне. Вместо этого они рассмотрели, как нагретые стержни и глицерин рассеивают фотоны отдельного луча зеленого света. Анализ показал, что наноантенны по другому отражают частицы из-за разницы температур.
Система позволит с наномерной точностью управлять химическими реакциями, фильтровать биологические молекулы и выполнять другие задачи. Сейчас исследователи разрабатывают более сложные структуры, вроде кластеров и массивов наностержней.
