Forskare vid University of Illinois i Urbana-Champaign har visat att en rad nya guld, pillar-bowtie nanoantenner (pBNAs) kan användas som traditionell fotografisk film för att registrera ljus för avstånd som är mycket mindre än ljusets våglängd (till exempel, avstånd mindre än ~600 nm för rött ljus). Ett optiskt standardmikroskop fungerar som en "nanokamera" medan pBNA är den analoga filmen.

"Till skillnad från konventionell fotografisk film, effekten (skrivande och härdning) ses i realtid, " förklarade Kimani Toussaint, en docent i mekanisk vetenskap och teknik, som ledde forskningen. "Vi har visat att denna multifunktionella plasmoniska film kan användas för att skapa optofluidiska kanaler utan väggar. Eftersom enkla diodlasrar och låga ineffekttätheter är tillräckliga för att registrera närfältsoptisk information i pBNA, detta ökar potentialen för optiska datalagringsapplikationer som använder hyllan, låg kostnad, läs-skrivlasersystem."

"Partikelmanipulation är proof-of-princip-applikationen, " sa Brian Roxworthy, första författare till gruppens tidning, "Multifunktionell plasmonisk film för inspelning av optisk intensitet nära fält, " publicerad i tidskriften, Nanobokstäver . "Specifikt, banan för fångade partiklar i lösning kontrolleras av mönstret som skrivs in i pBNA:erna. Detta motsvarar att skapa kanaler på ytan för partikelstyrning förutom att dessa kanaler inte har fysiska väggar (i motsats till de optofluidiska system där fysiska kanaler tillverkas i material som PDMS)."

För att bevisa sina fynd, teamet visade olika skrivna mönster – inklusive universitetets "Block I"-logotyp och kort animering av en pinnefigur som gick – som antingen överfördes holografiskt till pBNA:erna eller laserskrivna med hjälp av styrspeglar.

"Vi ville visa analogin mellan det vi har gjort och traditionell fotografisk film, " tillade Toussaint. "Det finns en viss cool faktor med det här. Dock, vi vet att vi bara skrapar på ytan eftersom användningen av plasmonisk film för datalagring i mycket liten skala bara är en applikation. Våra pBNA:er tillåter oss att göra så mycket mer, som vi för närvarande utforskar."

Forskarna noterade att den grundläggande bitstorleken för närvarande bestäms av avståndet mellan antennerna på 425 nm. Dock, filmens pixeltäthet kan enkelt reduceras genom att tillverka mindre arrayavstånd och en mindre antennstorlek, samt att använda en mer tätt fokuserande lins för inspelning.

"För en vanlig Blu-ray/DVD-skivastorlek, som uppgår till totalt 28,6 gigabit per disk, Roxworthy lade till. "Med modifieringar av arrayavstånd och antennfunktioner, det är möjligt att detta värde kan skalas till mer än 75 gigabit per disk. För att inte tala om, den kan användas för andra spännande fotoniska applikationer, som lab-on-chip nanotweezer eller avkänning."

"I vår nya teknik, vi använder kontrollerad uppvärmning via laserbelysning av nanoantennerna för att ändra det plasmoniska svaret omedelbart, som visar ett innovativt men enkelt sätt att tillverka rumsligt föränderliga plasmoniska strukturer och därmed öppnar en ny väg inom området för nanoteknikbaserad biomedicinsk teknologi och nanooptik, sa Abdul Bhuiya, en medförfattare och medlem av forskargruppen.