29 marzo 2024
Aggiornato 09:00

Una nuova tecnica di tuning promette progressi nel campo della nanofotonica

Il sistema potrebbe essere usato nella produzione di biosensori sensibili per la diagnostica medica

I ricercatori europei hanno usato le tecnologie di tuning a radiofrequenza per sviluppare un nuovo sistema di controllo della luce a nanoscala che potrebbe essere usato nella produzione di biosensori sensibili per la diagnostica medica, o di fotorilevatori estremamente veloci per l'elaborazione dell'informazione.

«Applicando la teoria dei circuiti alle frequenze visibili e infrarosse, la progettazione dei nuovi rilevatori e dispositivi fotonici diventerà più efficace, colmando il divario tra le due discipline», ha sottolineato Javier Aizpurua, del Center of Material Physics e Donostia International Physics Center (Spagna).

Le antenne sono dispositivi che trasmettono o ricevono onde elettromagnetiche. Le antenne ottiche, a loro volta, sono progettate per trasmettere o ricevere luce visibile o infrarossa, e possono inoltre concentrare la luce su una piccolissima area di appena qualche nanometro (il nanometro è la miliardesima parte di un metro).

In questo studio, pubblicato nella rivista Nature Photonics, scienziati tedeschi, spagnoli e statunitensi hanno analizzato le cosiddette gap antennae, che consistono in due barrette d'oro a nanoscala allineate l'una accanto all'altra e separate da una distanza infinitesimale. Si tratta di antenne estremamente efficienti, le cui prestazioni possono però essere alterate dalla presenza di molecole o semiconduttori nello spazio di separazione.

Precedenti lavori avevano suggerito che il fenomeno, noto come gap loading, avrebbe potuto essere eliminato sintonizzando accuratamente la risposta delle antenne ottiche; i ricercatori hanno messo alla prova l'ipotesi ponendo ponti metallici di differenti grandezze sullo spazio di separazione e usando un microscopio a scansione in campo prossimo per vedere in che modo i ponti alteravano le prestazioni delle antenne.

«Usando il microscopio a scansione in campo prossimo per monitorare le oscillazioni in campo prossimo delle diverse antenne, abbiamo potuto visualizzare direttamente in che misura il materiale nello spazio di separazione altera la risposta delle antenne», ha spiegato Rainer Hillenbrand, guida del team Nanooptics nel nuovo Nanogune research institute spagnolo. «L'effetto potrebbe trovare interessanti applicazioni nella sintonizzazione delle antenne ottiche».

Gli esperimenti hanno confermato la teoria secondo cui il gap loading può essere utilizzato per manipolare e controllare efficacemente i campi delle gap antennae. «Un carico d'antenna mirato fornisce un mezzo eccellente per progettare configurazioni complesse di antenna in applicazioni di controllo coerente, nanoottica adattiva e metamateriali», scrivono gli scienziati.

E concludono affermando che: «Viene così aperta la porta per progettare profili di campo prossimo senza bisogno di modificare la lunghezza delle antenne, cosa estremamente vantaggiosa per lo sviluppo di dispositivi nanofotonici compatti e integrati».

Per maggiori informazioni:

Nature Photonics:
http://www.nature.com/naturephotonics