(Phys.org) — Genom att använda interaktionen mellan ljus- och laddningsfluktuationer i metallnanostrukturer som kallas plasmoner, en fysiker från University of Arkansas och hans medarbetare har visat förmågan att mäta temperaturförändringar i mycket små 3D-områden i rymden.

Plasmoner kan ses som vågor av elektroner i en metallyta, sa Joseph B. Herzog, gästande biträdande professor i fysik, som var medförfattare till en artikel som beskriver resultaten som publicerades 1 januari av tidskriften Nanobokstäver , en publikation från American Chemical Society.

Pappret, med titeln "Thermoplasmonics:Quantifying Plasmonic Heating in Single Nanowires, skrevs tillsammans av Rice University-forskarna Mark W. Knight och Douglas Natelson.

I experimenten, Herzog, som började på U of A-fakulteten förra sommaren, tillverkade plasmoniska nanostrukturer med elektronstrålelitografi och fokuserade en laser exakt på en guld nanotråd med en skanningsoptisk uppsättning.

"Detta arbete mäter förändringen i elektriskt motstånd hos en enda guld nanotråd medan den är upplyst med ljus, " Sade Herzog. "Förändringen i motstånd är relaterad till temperaturförändringen av nanotråden. Att kunna mäta temperaturförändringar vid små volymer i nanoskala kan vara svårt, och att bestämma vilken del av denna temperaturförändring som beror på plasmoner kan vara ännu mer utmanande.

"Genom att variera polariseringen av ljuset som faller in på nanostrukturerna, det plasmoniska bidraget från den optiska uppvärmningen har bestämts och bekräftats med beräkningsmodellering, " han sa.

Herzogs publikation är i en snabbt växande, specialiserat område som kallas termoplasmonik, ett underområde av plasmonik som studerar effekterna av värme på grund av plasmoner och har använts i applikationer som sträcker sig från cancerbehandling till solenergiskörd.

Herzog kombinerar sin forskning om plasmoner med sin expertis inom nanooptik, som är studien av ljus i nanoskala.

"Det är ett växande område, " sade han. "Nano-optik och plasmonik tillåter dig att fokusera ljus i mindre områden som ligger under ljusets diffraktionsgräns. En plasmonisk nanostruktur är som en optisk antenn. Interaktionen mellan plasmon och ljus gör plasmonik fascinerande."

Herzog sätter upp sitt forskningslabb vid University of Arkansas, som kommer att fokusera på nanooptik och plasmonik. Förutom sin utnämning i fysik, Herzog samarbetar med universitetets mikroelektronik-fotonikprogram är fakultetsmedlem och University of Arkansas Institute for Nanoscience and Engineering.