En utilisant les propriétés géométriques et matérielles d'une nanostructure unique, Des chercheurs du Boston College ont découvert un nouvel effet photonique où les plasmons de surface interagissent avec la lumière pour former des « halos plasmoniques » de couleur de sortie sélectionnable. Les résultats apparaissent dans le journal Lettres nano .

La nouvelle nanostructure s'est avérée capable de manipuler des ondes électroniques connues sous le nom de polaritons de plasmons de surface, ou SPP, découvertes dans les années 1950, mais qui ont récemment attiré l'attention des scientifiques pour leurs applications potentielles dans des domaines tels que le guidage d'ondes, laser, filtrage des couleurs et impression.

L'équipe a posé une couche d'un film polymère sur un substrat de verre puis a parsemé la surface de trous précisément définis par un procédé de lithographie par faisceau d'électrons, en utilisant l'installation de salle blanche de nanofabrication de BC Integrated Sciences. L'équipe a ensuite appliqué une couche d'argent, assez épais pour ne pas être transparent à la lumière visible. En plus de recouvrir le film mince sur le dessus, l'argent enduit les contours des trous du film, ainsi que les cercles exposés du substrat de verre ci-dessous. L'effet a produit un réseau de microcavités d'argent.

Lorsque les chercheurs ont dirigé la lumière par le bas et à travers le substrat de verre, la "fuite" de lumière à travers des espaces nanométriques sur les périmètres des microcavités a créé des ondes SPP sur leurs surfaces supérieures. A des longueurs d'onde particulières de la lumière incidente, ces ondes formaient des modes ou résonances analogues aux ondes acoustiques sur une peau de tambour, qui à son tour filtre efficacement la lumière transmise à l'autre côté, ce qui explique l'apparence du "halo", a déclaré Michael Naughton, professeur de physique au Boston College Ferris, qui a co-écrit le rapport avec l'associé de recherche principal Michael J. Burns et le doctorant et auteur principal Fan Ye. Les recherches de l'équipe ont été financées par la Fondation W. M. Keck.

Au centre de cet effet de contrôle se trouvent des « espaces de marche » formés le long du périmètre de chaque cercle, qui donnent à la nanostructure la capacité de moduler les ondes lumineuses qui la traversent. C'est dans cette géométrie que l'interaction de la lumière sur le revêtement de surface d'argent a entraîné l'excitation d'ondes plasmoniques, dit Naughton. L'examen des SPP par M. Ye à l'aide d'un microscope optique à balayage en champ proche a offert un aperçu unique de la physique à l'œuvre dans la structure, dit Naughton.

En ajustant le type de métal utilisé pour revêtir la structure ou en faisant varier les circonférences des microcavités, Naughton a déclaré que la structure step-gap est capable de manipuler les propriétés optiques de l'appareil dans la plage de la lumière visible, donnant aux chercheurs un nouveau contrôle du filtrage de la lumière.

Ce genre de contrôle, les rapports de l'équipe, pourraient avoir des applications dans des domaines tels que la plasmonique biomédicale ou le filtrage optique discret.