Des chercheurs de la TU Graz et de l'Université de Graz présentent la nouvelle méthode de tomographie plasmonique 3-D dans Communication Nature .

La lumière en tant que vecteur d'information est indispensable à la technologie de communication moderne. La manipulation contrôlée des quanta de lumière, ce qu'on appelle les photons, constituent la base de la transmission sans fil ou du transfert de données dans des fibres de verre optique. En raison de la nature ondulatoire de la lumière et de sa limite de diffraction, cependant, les composants optiques ne peuvent focaliser la lumière que jusqu'à l'échelle du micron (10-6 m). Ulrich Hohenester de l'Institut de Physique de l'Université de Graz explique :« Pour permettre aux photons et aux nanostructures d'interagir plus efficacement, dans le domaine de la recherche en plasmonique, on couple la lumière sur une nanoparticule métallique, généralement en or ou en argent." Selon la taille, forme, environnement et matériel, des nuages ​​résonnants d'électrons se forment – ​​ce qu'on appelle des plasmons de surface. Hohenester poursuit :« Cette vibration électronique collective nous permet de focaliser la lumière à l'échelle nanométrique et ainsi d'utiliser une variété d'applications dans la technologie des capteurs et le photovoltaïque.

Imagerie des champs de plasmons

L'observation directe des champs de plasmons n'est possible que grâce au microscope électronique le plus puissant d'Autriche - l'ASTEM, Microscope électronique à transmission à balayage autrichien, au Centre de Graz pour la microscopie électronique. Dans les dernières années, la microscopie électronique est devenue une méthode idéale pour mesurer les champs de plasmons. Gérald Kothleitner, chef du groupe de travail pour la microscopie électronique à transmission analytique à l'Institut de microscopie électronique et de nanoanalyse de la TU Graz, précise :« Un faisceau d'électrons de haute énergie se déplace près de l'échantillon ou le pénètre. Les électrons à proximité de l'échantillon subissent une perte d'énergie, quelque chose que nous pouvons mesurer spectroscopiquement. Il en résulte des images bidimensionnelles de champs de plasmons à une résolution inférieure au nanomètre. Les informations sur la troisième dimension le long de laquelle les électrons se déplacent sont perdues dans cette méthode."

Percée en 3D

Dans le présent travail qui a été publié dans la revue en libre accès Communication Nature , les chercheurs de NAWI Graz ont pu montrer pour la première fois comment la troisième dimension peut être entièrement reconstruite dans le cadre d'un processus d'imagerie tomographique en faisant tourner l'échantillon et en traitant une série de projections bidimensionnelles inclinées. Cette méthode fonctionne de manière similaire à la tomographie informatique utilisée en médecine et porte à juste titre le nom de tomographie plasmonique 3-D. Kothleitner et Hohenester sur les effets de leurs recherches couronnées de succès :« En utilisant cette nouvelle méthode, il est désormais possible de mesurer les champs de plasmons d'une manière qui aidera à mieux comprendre les applications dans les domaines de la technologie des capteurs, la technologie des cellules solaires et le stockage informatique ou même conduire à de nouveaux.