Ruotsalaisen Linköpingin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet optisia nanoantenneja, jotka on valmistettu johtavasta polymeeristä. Antennit mahdollistavat täysin uudentyyppisten hallittavissa olevien optisten nanokomponenttien kehittämisen.
Plasmonit ovat tutumpia metallisten nanohiukkasten yhteydessä, joissa valo laukaisee hiukkasissa olevien elektronien kollektiivisen värähtelyn. Monet tutkimusryhmät ympäri maailmaa tutkivat metallisia nanorakenteita ja niiden kykyä muokata valoa nanometrimittakaavassa käytettäväksi esimerkiksi biosensoreissa ja energian muuntamislaitteissa sekä optisten ilmiöiden vahvistamiseksi.
Tässä tapauksessa tutkijat käyttivät PEDOT-varianttia, joka on laajalti käytetty polymeeri monilla muilla alueilla, kuten lämpöelektroniikka ja bioelektroniikka. - Osoitimme, että valo voidaan muuntaa plasmoneiksi orgaanisen materiaalin nanorakenteissa, kertoo ryhmän vetäjä Magnus Jonsson.
Plasmonien muodostajina johtavassa polymeerissä ei kuitenkaan ole elektronit, vaan polaronit. Polymeeri koostuu pitkistä atomien ketjusta ja johtavassa polymeerissä sähkönjohtavuudesta vastaavat positiiviset varaukset polymeeriketjua pitkin.
Yhdessä niihin liittyvien ketjuvääristymien kanssa nämä positiiviset varaukset muodostavat polaroneja, jotka saavat aikaan kollektiivisia värähtelyjä, kun valo tulee nanorakenteeseen.
- Orgaaniset antennimme voivat olla läpinäkyviä näkyvälle valolle samalla, kun ne reagoivat valoon jonkin verran pidemmillä aallonpituuksilla. Tämä tekee niistä mielenkiintoisia esimerkiksi älykkäiden ikkunoiden sovelluksissa, toteaa Jonsson.
Tutkijat tekivät alun perin teoreettiset laskelmat ja simulaatioita kokeiluista, jotka he myöhemmin pystyivät toteuttamaan. Ryhmän jatko-opiskelija Shangzhi Chen onnistui tuottamaan pinnoille miljardeja pieniä nanometrin kokoisia orgaanisen johtavan materiaalin levymäisiä kiekkoja. Ne reagoivat valoon ja toimivat pieninä antenneina.
Tutkijat osoittivat, että sekä levyjen halkaisija että paksuus määräävät valon taajuuden, johon ne reagoivat. Siksi on mahdollista hallita tätä aallonpituutta muuttamalla levyn geometriaa. Mitä paksumpi levy, sitä korkeampi taajuus. He myös toivovat voivansa lisätä aallonpituusaluetta, johon nanoantennit reagoivat, muuttamalla käytettyä polymeeriä.
Toinen heidän tutkimansa innovaatio on kyky kytkeä orgaaniset nanoantennit päälle ja pois päältä, mikä on vaikeaa tavanomaisten metallien kanssa. Se tosin tapahtuu hitaan kemiallisen redox-prosessin avulla.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 19.12.2019
Analog Devices päätti jokin aika sitten lopettaa yhteistyön englantilaisen jakelijan Anglia Componentsin kanssa. Tässä ei ole sinänsä mitään ihmeellistä, mutta Anglia suivaantui tästä niin paljon, että tuli julkisuuteen asian kanssa. Toimitusjohtaja Steve Rawlinsin mukaan ADI:n päätös rajoittaa asiakkaiden valinnanvaraa.
Tulevaisuuden autot nojaavat yhä tiukemmin nopeaan datansiirtoon. Tämän dataväylän pitää perustua standardiin. Sellainen on PCIe-väylä, kertoo Microchip.