Diverses applications de la résonance plasmonique du premier ordre (FLPR)a) Réponse spectrale du capteur SP à nanovoid array provoquée par l'injection de vapeur d'éthanol saturée. (b) Amplitude de champ EM normalisée au carré E2/E2 0 calculée près de la surface du réseau de nanovides immergé dans le toluène, lors de son excitation par le haut par une source polarisée linéairement à une longueur d'onde de 2,5 µm. (c) Spectres de réflexion FTIR du réseau de nanovides dans l'air et sous la couche liquide de toluène. La courbe en pointillés fournit la contribution du réseau de nanovides au spectre de réflexion, s'il est pris sans absorption de toluène. Le panneau inférieur montre la réflexion FTIR de la surface du film Au lisse recouvert de toluène obtenu dans les mêmes conditions. Crédit :FEFU
Des scientifiques de l'Université fédérale d'Extrême-Orient (FEFU) avec des collègues de Russie, Japon, et l'Australie ont développé un capteur polyvalent basé sur un film d'or spécialement conçu, dont la surface contient des millions de nanoantennes paraboliques produites par impression laser femtoseconde. Le capteur identifie les molécules à des concentrations infimes, les détecter dans des environnements liquides et gazeux. Il peut être facilement ajusté pour fournir différentes modalités, y compris les études biologiques, tâches médicales et de sécurité. La recherche connexe est publiée dans Nanomatériaux .
Le capteur réagit aux plus petits changements de l'environnement à proximité de sa surface, par exemple. de gaz ou de molécules organiques, modifications de l'indice de réfraction local d'un liquide, etc. et peut être appliqué pour la bioanalyse, surveillance de l'environnement, analyse de la qualité des aliments, et divers systèmes de sécurité.
"Malgré les progrès significatifs que la science a réalisés dans le domaine des capteurs physico-chimiques de haute précision au cours des dernières décennies, Des technologies flexibles et peu coûteuses pour la fabrication de capteurs polyvalents bon marché combinant différentes modalités de mesure au sein d'un seul appareil sont toujours nécessaires. Les technologies lithographiques existantes pour la fabrication de tels capteurs prennent du temps et de l'argent et ne sont donc pas adaptées à une production en série. Nous avons proposé une technologie d'impression laser efficace et bon marché pour résoudre le problème mentionné. En l'utilisant, nous pouvons facilement produire des éléments de capteur avec la morphologie de surface et les propriétés de résonance souhaitées, optimisé pour fusionner différentes modalités de détection et pour avoir une résistance mécanique suffisante pour fonctionner dans des environnements liquides, " dit Alexandre Kuchmizhak, chercheur à la FEFU STI pour la Réalité Virtuelle et Augmentée.
Le système de capteur basé sur un film d'or nanotexturé a été fabriqué par impression laser femtoseconde directe. L'exposition d'un tel film d'or ultrafin à des impulsions femtosecondes uniques a entraîné la formation de millions de nanostructures paraboliques creuses (nanovoïdes), ce que l'on appelle les nanoantennes. Un réseau ordonné de ces nanostructures a des propriétés optiques résonantes prononcées. Ils convertissent efficacement le rayonnement incident des gammes spectrales visible et IR en ondes de surface spéciales, les plasmons de surface, qui confèrent au capteur sa remarquable sensibilité aux changements de l'environnement.
Les scientifiques de la FEFU, FÉV RAS et MEPhI, ainsi que du Nagoya Institute of Technology (Japon), L'université de Tokai (Japon) et l'université de technologie de Swinburne (Australie) ont participé aux travaux.
Précédemment, des scientifiques de la FEFU et de l'Université de technologie de Swinburne se sont associés à des collègues indiens et japonais, avait développé un élément optique basé sur un réseau de nanoantennes en silicium en forme de croix. Être disposé de manière appropriée, ces nanoantennes formaient une lame d'onde en spirale pour les gammes spectrales IR moyen et THz permettant la conversion d'un faisceau gaussien ordinaire en un faisceau vortex singulier. L'élément optique visait à mener des études de laboratoire avancées de la structure des protéines dans la gamme spectrale IR, ainsi que d'étudier de nouveaux composés moléculaires chiraux.
