Plasmoner, vilka är densitetsvågor av elektroner, är av stort intresse för rena och tillämpade forskare på grund av deras nya egenskaper, och på grund av deras tillämpning på sensing och fotonisk teknik. Dessa tillämpningar är möjliga eftersom plasmoner är känsliga för ytegenskaper, och möjliggör koncentration av elektriska fält i små volymer. Tillverka de invecklade nanostrukturerna som är nödvändiga för att stödja plasmoner, dock, har visat sig vara en utmaning. Nu en enkel tillverkningsteknik, kan generera plasmonstödjande nanogapstrukturer över stora områden, har demonstrerats av Wakana Kubo och Shigenori Fujikawa från RIKEN Innovation Center, Wako, och Japan Science and Technology Agency.

Forskarna tillverkade många kopior av en struktur bestående av två kapslade vertikala guldcylindrar, med cylindrarna åtskilda med tiotals nanometer. Denna struktur, kallas en 'dubbel nanopillar', var utformad för att stödja ett mycket koncentrerat elektriskt fält i gapet mellan cylindrarna, som svar på belysning med ljus. När luckan fylldes med en vätska eller gas, de dubbla nanopillarens optiska egenskaper ändrades, vilket gör den till en användbar sensor.

Vanligtvis, tätgapade strukturer som den dubbla nanopillar tillverkas individuellt genom att skära en polymerresist med en elektronstråle, men denna process är långsam och kan endast mönstra små områden. Fujikawa och kollegor använde en mallbaserad beläggningsprocess istället. De etsade en kiselskiva för att göra en form av periodiskt åtskilda hål, och applicerade formen på en mjuk polymerfilm, vilket resulterar i en rad polymerpelare. De belagde sedan dessa pelare med ett guldskikt, följt av en distans, och ett andra guldskikt. Till sist, de tog bort polymerfilmen och distansskikten, lämnar en dubbel nanopillar -array (fig. 1). Med denna process, forskarna kunde göra ett mönstrat område lika stort som den ursprungliga mallen, och anpassa den till att inkludera olika distansmaterial med fint kontrollerade tjocklekar.

Kubo och Fujikawa testade de dubbla nanopilarna som sensorer för brytningsindex, som visade känsligheter som var större än sensorer som hade ekvivalenta metallytor, men som inte hade ett nanoskala -gap. Denna jämförelse visade att det elektriska fältet i de dubbla nanopilarna verkligen var mycket koncentrerat. Den nya tillverkningsprocessen markerar bara början på ett utökat forskningsprogram, säger Fujikawa. ”Vi förstår inte helt det optiska beteendet för dessa nanostrukturer, ”Förklarar han. ”Vi kommer att söka samarbeten med andra forskare för att undersöka dem ytterligare, och kommer att försöka inkludera magnetiska, elektriska och organiska material i vår process. ”