Mokslo ir technologijų pasaulis

Plazmonai, arba elektronų tankio bangos, jau kurį laiką itin domina tiek teoretikus, tiek taikomųjų mokslų atstovus, mat šios kvazidalelės pasižymi neįprastomis savybėmis, kurias tikimasi panaudoti tobulinant jutiklių ir fotonikos technologijas. Vis dėlto pagaminti sudėtingas nanostruktūras, būtinas plazmonų sukūrimui, nėra lengvai išsprendžiamas uždavinys. Laimei, dviem japonų mokslininkams – Vakanui Kubo (Wakana Kubo) iš RIKEN Inovacijų centro bei Šigenoriui Fudžikavai (Shigenori Fujikawa) iš Japonijos Mokslo ir technologijos agentūros – pavyko sugalvoti paprastą gamybos technologiją, leidžiančią generuoti plazmonus dideliuose plotuose.

Tyrėjai pagamino daugybę darinio, sudaryto iš dviejų vertikaliai įtaisytų auksinių cilindrų, kopijų. Kiekvieną cilindrą nuo kaimyninio skiria kelios dešimtys nanometrų. Tokia struktūra, pavadinta „dviguba nanoatrama“, sukonstruota taip, kad ją apšvietus ši išlaikytų itin koncentruotus elektrinius laukus tarpelyje tarp cilindrų. Kai tarpelis yra užpildomas skysčiu arba dujomis, optinės dvigubos nanoatramos savybės pasikeičia, todėl ją galima naudoti kaip jutiklį.

Tokias tankias struktūras, kaip aptariamoji dviguba nanoatrama, yra įprasta gaminti pavieniui, jas atitinkamu elektronų pluoštu išpjaustant iš polimero. Tačiau toks procesas yra lėtas, be to, leidžia apimti tik mažus plotus. Š. Fudžikava su kolegomis sugalvojo šį tą geresnio – pritaikyti šabloninę dengimo technologiją. Mokslininkai išėsdino silicio plokštelę, kad pagamintų periodiškai išdėstytų skylučių formą. Šią formą padengę minkšta polimero plėvele, tyrėjai gavo polimero atramų gardelę. Tuomet, padengę atramas dvigubu aukso sluoksniu su per vidurį įterptu tarpikliu, tyrėjai pašalino polimero plėvelę ir tarpiklį. Gautas rezultatas – dvigubų nanoatramų gardelė (žr. paveikslėlį). Taikydami šią procedūrą, mokslininkai gali pagaminti šabloną, savo dydžiu atitinkantį pradinį modelį, be to, panaudoti skirtingas medžiagas tiksliai valdomo storio tarpikliui.

V. Kubo ir Š. Fudžikava dvigubas nanoatramas išbandė kaip lūžio rodiklio jutiklius. Gauti rezultatai parodė, jog jų jautrumas pranoko analogiškus metalinio paviršiaus jutiklius, neturinčius nanotarpelių. Šis palyginimas leidžia daryti išvadą, kad elektriniai laukai dvigubose atramose buvo iš tiesų smarkiai sukoncentruoti. Pasak Š. Fudžikavos, naujasis gamybos metodas viso labo žymi tik išplėstos tyrimų programos pradžią. „Mes dar iki galo neperpratome šių nanostruktūrų optinio elgesio, – dėsto mokslininkas. – Todėl sieksime bendradarbiavimo su kitais tyrėjais, kad pagilintume žinias ir gamybos procese išbandytume magnetines, elektrines ir organines medžiagas“.