Un champ de nanopyramides métalliques améliore la lumière des molécules environnantes, mais peut également perturber l'approvisionnement énergétique de ces molécules en absorbant la lumière entrante. Mohammad Ramezani et ses collègues ont découvert comment ils peuvent utiliser les interférences pour moduler les nanoantennes afin d'optimiser la quantité de lumière absorbée et de minimiser la quantité de lumière gaspillée. Crédit :Giuseppe Pirruccio, Mohamed Ramezani, Dit Rahimzadeh-Kalaleh Rodriguez.
En collaboration avec Philips Lighting, des chercheurs des instituts FOM AMOLF et DIFFER ont trouvé un moyen d'activer et de désactiver l'effet d'antenne des nanoparticules métalliques. Les nanoantennes sont des récepteurs sensibles et des amplificateurs de lumière avec des applications dans les capteurs médicaux, éclairage et des cellules solaires améliorées.
Dans Lettres d'examen physique , le groupe de recherche de Jaime Gomez-Rivas décrit comment ils contrôlaient de manière cohérente les nanoantennes pour recevoir la lumière de manière optimale et minimiser le gaspillage de lumière en utilisant des ondes lumineuses phasées avec précision.
Nanophotonique
Nanoparticules métalliques, des milliardièmes de mètres, réagissent particulièrement fortement à la lumière. Les chercheurs sont spécialisés en] nanophotonique, où de tels effets surprenants sont possibles. Les électrons sur la surface métallique se déplacent avec la lumière dans l'environnement. Par conséquent, les nanoparticules métalliques peuvent agir comme des nanoantennes et recevoir et transmettre la lumière.
Les nanoparticules améliorent la lumière mais la gaspillent également
Dans la publication PRL, l'équipe décrit comment un réseau de pyramides métalliques, des dizaines de nanomètres, influence la lumière reçue par les molécules fluorescentes environnantes. Les molécules fluorescentes absorbent la lumière d'une longueur d'onde et émettent de la lumière à une autre longueur d'onde. Ils sont utilisés pour développer des lumières LED blanches, par exemple.
Si l'émission des molécules est renforcée par des nanoantennes métalliques, ils émettent une intensité lumineuse plus élevée dans certaines directions. À la fois, ces nanoantennes sont si sensibles qu'elles absorbent également la lumière qui devrait fournir de l'énergie aux molécules fluorescentes. Par conséquent, jusqu'à 50 pour cent de l'énergie entrante est perdue.
Image SEM des nanopyramides. La barre blanche indique l'échelle de cette image :300 nanomètres. Crédits :Giuseppe Pirruccio, Mohamed Ramezani, Dit Rahimzadeh-Kalaleh Rodriguez.
Changer
Pendant longtemps, on pensait que l'effet d'antenne des nanoparticules était une caractéristique intrinsèque qui ne pouvait pas être activée ou désactivée. doctorat le chercheur Giuseppe Pirruccio (AMOLF et UNAM) a néanmoins réussi à moduler l'effet d'antenne en fractionnant les ondes lumineuses entrantes. Si la crête d'une onde lumineuse coïncide avec le creux de l'autre, les nanoantennes cessent de fonctionner tandis que les molécules fluorescentes à proximité peuvent encore acquérir de l'énergie. "Les molécules fluorescentes ont brièvement besoin de temps pour convertir la lumière entrante et l'émettre, ", explique le collègue chercheur Mohammad Ramezani. " Grâce à cette configuration, vous pouvez désactiver l'effet perturbateur des nanoantennes tout en fournissant de l'énergie sans désactiver le mécanisme qui améliore la lumière émise. "
