Plasmons, qui sont des ondes de densité d'électrons, sont d'un grand intérêt pour les scientifiques purs et appliqués en raison de leurs propriétés nouvelles, et en raison de leur application aux technologies de détection et photoniques. Ces applications sont possibles car les plasmons sont sensibles aux propriétés de surface, et permettre la concentration des champs électriques en petits volumes. Fabriquer les nanostructures complexes nécessaires pour supporter les plasmons, cependant, s'est avéré un défi. Maintenant une technique de fabrication simple, capable de générer des structures nanogap supportant des plasmons sur de grandes surfaces, a été démontré par Wakana Kubo et Shigenori Fujikawa du RIKEN Innovation Center, Wako, et l'Agence japonaise pour la science et la technologie.

Les chercheurs ont fabriqué de nombreuses copies d'une structure composée de deux cylindres d'or verticaux emboîtés, avec les cylindres espacés de quelques dizaines de nanomètres. Cette structure, appelé « double nanopilier », a été conçu pour supporter un champ électrique très concentré dans l'espace entre les cylindres, en réponse à l'illumination avec la lumière. Lorsque l'espace était rempli d'un liquide ou d'un gaz, les propriétés optiques du double nanopilier ont changé, ce qui en fait un capteur utile.

Typiquement, des structures étroitement espacées telles que le double nanopilier sont fabriquées individuellement en découpant une réserve polymère avec un faisceau d'électrons, mais ce processus est lent et ne peut modeler que de petites zones. Fujikawa et ses collègues ont plutôt utilisé un processus de revêtement basé sur un modèle. Ils ont gravé une plaquette de silicium pour faire un moule de trous périodiquement espacés, et appliqué le moule sur un film polymère souple, résultant en un ensemble de piliers en polymère. Ils ont ensuite enduit ces piliers d'une couche d'or, suivi d'une entretoise, et une seconde couche d'or. Finalement, ils ont retiré le film polymère et les couches d'espacement, laissant un double réseau de nanopiliers (Fig. 1). En utilisant ce processus, les chercheurs pourraient créer une zone à motifs aussi grande que le modèle original, et l'adapter pour inclure différents matériaux d'espacement avec des épaisseurs finement contrôlées.

Kubo et Fujikawa ont testé les doubles nanopiliers comme capteurs d'indice de réfraction, qui ont montré des sensibilités supérieures à celles des capteurs ayant des surfaces métalliques équivalentes, mais qui n'avait pas de trou à l'échelle nanométrique. Cette comparaison a démontré que le champ électrique dans les doubles nanopiliers était en effet très concentré. Le nouveau procédé de fabrication ne marque que le début d'un programme de recherche étendu, dit Fujikawa. « Nous ne comprenons pas parfaitement le comportement optique de ces nanostructures, », explique-t-il. « Nous rechercherons des collaborations avec d'autres chercheurs pour les étudier plus avant, et essaiera d'inclure magnétique, matériaux électriques et organiques dans notre processus.