Et si un jour, ton ordinateur, La télévision ou le téléphone intelligent pourraient traiter les données avec des ondes lumineuses au lieu d'un courant électrique, rendre ces appareils plus rapides, moins cher et plus durable grâce à une consommation de chaleur et d'électricité moindre ? Ce n'est qu'une possibilité qui pourrait un jour résulter d'une collaboration de recherche internationale qui explore comment améliorer les performances des dispositifs plasmoniques.

Les recherches menées par Masoud Kaveh-Baghbadorani, doctorant au département de physique de l'Université de Cincinnati, sera présenté le 5 mars à la réunion de l'American Physical Society à San Antonio, Texas.

Les chercheurs étudient la manipulation de la lumière dans les nanostructures plasmoniques en utilisant le déphasage et la dynamique de population des paires électron-trou dans un revêtement métallique, nanofils semi-conducteurs noyau-coque. La technique permettrait de minimiser les pertes d'énergie et la production de chaleur. La recherche se concentre sur le guidage de la lumière à travers des films métalliques nanométriques - environ mille fois plus fins qu'un cheveu humain - pour propager la lumière avec des ondes plasmons, une oscillation électronique cumulée.

La plasmonique est un domaine de recherche émergent, mais il a des limites dues aux pertes de résistivité élevées dans les films métalliques. Kaveh-Baghbadorani a exploré le développement de nanofils hybrides métal/semiconducteur organique qui fonctionnent comme une pompe à énergie pour compenser les pertes d'énergie dans le revêtement métallique.

"Nous avons essayé cela avec un alliage d'argent, maintenant nous l'essayons avec de l'or. Le but est de mieux comprendre et d'essayer de modéliser comment l'énergie est transférée du nanofil semi-conducteur au métal. Il existe ici de nombreuses variables différentes pour mieux comprendre ce transfert d'énergie ou couplage d'énergie, " explique Kaveh-Baghbadorani. " Nous travaillons à améliorer le couplage entre les nanofils semi-conducteurs et le revêtement métallique. "

En plus d'utiliser un métal différent, les chercheurs utilisent également un alignement vertical de structures de nanofils. Ils ont également développé une méthode pour entourer complètement les nanofils avec des couches de films d'or de 10 nanomètres d'épaisseur. Un matériau organique inséré fonctionne comme une couche d'espacement pour contrôler le transfert d'énergie du nanofil dans le métal.

"Le métal entraîne des pertes de résistivité élevées, " explique le co-chercheur Hans Peter-Wagner, professeur de physique à l'UC et conseiller de Kaveh-Baghbadorani. "Nous voulons pallier ces pertes en pompant de l'énergie à partir d'excitons de nanofils, ou des excitations électroniques, dans le métal. C'est la raison pour laquelle nous faisons cette recherche. »

La recherche explore également l'effet de l'utilisation de différentes épaisseurs de couche d'espacement organique sur le couplage énergétique.

"Lorsque nous utilisons différents matériaux organiques dans la structure plasmonique, nous pouvons prolonger la durée de vie des porteurs de charge excités, ils peuvent donc voyager plus longtemps à l'intérieur de la structure avant d'être capturés par le métal, " dit Kaveh-Baghbadorani. " En changeant l'épaisseur de l'espaceur organique, nous pouvons contrôler le processus de transfert d'énergie."

Les applications futures pourraient inclure des performances plus rapides et améliorées des ordinateurs et autres appareils électroniques intelligents, cellules solaires ou même conduire à une super-lentille qui se traduit par une grande amélioration de la génération actuelle de microscopes. « Nous sommes loin d'être au bout des applications potentielles de cette recherche et de penser constamment à de nouveaux usages. Le champ de recherche est extrêmement riche, il n'y a pas de fin en vue, " dit Wagner.