Les professeurs Myung-Ki Kim et Yong-Hee Lee du département de physique du KAIST et leurs équipes de recherche ont développé une antenne à plasmon 3D qui peut focaliser la lumière dans un espace de quelques nanomètres de large. Les résultats de leurs recherches ont été publiés dans le numéro du 10 juin de Lettres nano .

La focalisation de la lumière dans un espace ponctuel est un domaine de recherche actif car elle trouve de nombreuses applications. Cependant, la concentration de la lumière dans un espace plus petit que sa longueur d'onde est souvent entravée par la diffraction. Afin de s'attaquer à ce problème, de nombreux chercheurs ont utilisé le phénomène plasmonique dans un métal où la lumière peut être confinée dans une plus grande mesure en dépassant la limite de diffraction.

De nombreux chercheurs se sont concentrés sur le développement d'une antenne plasmonique bidimensionnelle et ont pu focaliser la lumière à moins de 5 nanomètres. Cependant, cette antenne bidimensionnelle révèle un défi que la lumière se disperse à l'extrémité opposée, quelle que soit sa focale. Pour une solution, une structure tridimensionnelle doit être utilisée afin de maximiser l'intensité lumineuse.

Adoptant la technologie de fraisage à faisceau d'ions focalisé proximal, l'équipe de recherche KAIST a développé une antenne à plasmon à fente tridimensionnelle de 4 nanomètres. En pressant les photons dans un nano-espace tridimensionnel de taille 4 x 10 x 10 nm3, les chercheurs ont pu augmenter l'intensité de la lumière 400, 000 fois plus fort que celui de la lumière incidente. Capitalisant sur l'intensité lumineuse accrue au sein de l'antenne, ils ont intensifié le signal de deuxième harmonique et vérifié que la lumière était focalisée dans le nano-gap en balayant des images de cathodoluminescence.

Cette technologie devrait améliorer la vitesse de transfert et de traitement des données jusqu'au niveau du térahertz (un billion de fois par seconde) et multiplier par 100 le volume de stockage par unité de surface sur les disques durs. En outre, des images haute définition de taille sous-moléculaire peuvent être prises avec la lumière réelle, au lieu d'utiliser un microscope électronique, alors qu'il peut améliorer le processus des semi-conducteurs à une taille plus petite de quelques nanomètres.

Le professeur Kim a dit :« Une idée simple mais authentique a fait évoluer le paradigme de la recherche des antennes 2D à plasmons à espacement vers les antennes 3D. Cette technologie voit de nombreuses applications notamment dans le domaine des technologies de l'information, stockage de données, science médicale de l'image, et le processus des semi-conducteurs."