(Phys.org) – University of Cincinnati forskare upptäcker hur man kan manipulera ljus för att en dag bättre se världens minsta föremål genom en superlins, samt hur man döljer ett föremål i synlig syn.

Masoud Kaveh-Baghbadorani, en doktorand vid University of Cincinnatis fysikprogram, kommer att presentera denna forskning den 4 mars, vid American Physical Society Meeting i Denver.

Forskningen fokuserar på spännande kollektiva svängningar av metallelektroner som kallas plasmoner, och om att rikta ljus genom nanometertunna metallfilmer, ungefär tusen gånger tunnare än ett människohår. Resultatet kan förstärka integrerade kretsar eller underlätta en superlins med sju gånger styrkan hos ett standardmikroskop, öppnar ytterligare forskning inom områden som att studera mikroorganismer och virus.

Andra tillämpningar involverar att studsa ljus runt ett föremål genom att täcka det med en metamaterialfilm. Istället för att föremålet reflekterar ljus och på så sätt får det att synas, ljusmanipulationen kan göra den osynlig.

Plasmonik är ett framväxande område, men det har sina begränsningar på grund av förlusten av energi i metallskikten, som sprider plasmonenergin till värme. Kaveh-Baghbadoranis forskning fokuserar på att utveckla hybridmetall/organiska nanotrådar som i huvudsak fungerar som en energipump för att kompensera för metallförluster i plasmoniska nanostrukturer.

Denna energipump är ett resultat av excitonstrålning, en elektronisk spänning i halvledarnanotrådarna. Kaveh-Baghbadorani förklarar att excitonen fungerar ungefär som en väteatom - negativa och positiva laddningar är bundna tillsammans. Forskningen undersöker energiöverföring från excitoner i halvledarnanotrådar till olika metallmaterial som används för att täcka nanotrådarna, samt effekterna av tjockleken av täckande organiska skikt vid energiöverföring.

Forskarna vill veta hur excitonernas dynamik påverkas av användningen av olika organiska material, och hur livslängd och energiöverföringsprocesser för nanotrådsexcitoner modifieras genom att ändra utformningen av nanotrådarna eller tjockleken på organiska distansskikt.

Kaveh-Baghbadoranis rådgivare, Hans-Peter Wagner, en UC-docent i fysik, är en av medforskarna i projektet. "För att uppnå vårt mål, kunskapen om excitonavslappning och energiöverföringsprocesser i plasmoniska halvledarnanotrådsheterostrukturer är av avgörande betydelse, säger Wagner, vars labb har en tillväxtanläggning för att tillåta forskare att producera en mängd olika plasmoniska strukturer. Labbet har också speciella optiska metoder för att mäta excitonrelaxationsprocesser på en tidsskala under pikosekunder.

Medforskare i projektet inkluderar Wagner; Qiang Gao, forskarassistent, och Chennupati Jagadish, professor i teknik, Australian National University, där halvledarnanotrådarna produceras; och Gerd Duscher, professor i teknik, University of Tennessee.