Professorerna Myung-Ki Kim och Yong-Hee Lee från fysikavdelningen vid KAIST och deras forskargrupper utvecklade en 3D gap-plasmon-antenn som kan fokusera ljuset till några nanometer breda ytor. Deras forskningsresultat publicerades i 10 juni -numret av Nano bokstäver .

Att fokusera ljuset i ett punktliknande utrymme är ett aktivt forskningsfält eftersom det hittar många tillämpningar. Dock, koncentration av ljus till ett mindre utrymme än dess våglängd hindras ofta av diffraktion. För att hantera detta problem, många forskare har använt det plasmoniska fenomenet i en metall där ljus kan begränsas i större utsträckning genom att övervinna diffraktionsgränsen.

Många forskare fokuserade på att utveckla en tvådimensionell plasmonisk antenn och kunde fokusera ljuset under 5 nanometer. Dock, denna tvådimensionella antenn avslöjar en utmaning som ljuset sprider sig i motsatt ände oavsett hur liten den var fokuserad. För en lösning, en tredimensionell struktur måste användas för att maximera ljusintensiteten.

Anta den proximala fokuserade jonstrålfräsningstekniken, KAIST-forskargruppen utvecklade en tredimensionell 4 nanometer bred plasmonantenn. Genom att klämma in fotonerna i ett tredimensionellt nanorum på 4 x 10 x 10 nm3, forskarna kunde öka ljusintensiteten 400, 000 gånger starkare än infallsljusets. Utnyttja den förbättrade ljusintensiteten i antennen, de intensifierade den andra harmoniska signalen och verifierade att ljuset var fokuserat i nanogapet genom att skanna katodoluminescensbilder.

Denna teknik förväntas förbättra hastigheten på dataöverföring och bearbetning upp till terahertz -nivån (en biljon gånger per sekund) och att öka lagringsvolymen per enhet på hårddiskar med 100 gånger. Dessutom, högupplösta bilder av submolekylstorlek kan tas med verkligt ljus, istället för att använda ett elektronmikroskop, medan den kan förbättra halvledarprocessen till en mindre storlek på några nanometer.

Professor Kim sa:"En enkel men äkta idé har flyttat forskningsparadigmet från 2D gap-plasmonantenner till 3D-antenner. Denna teknik ser många tillämpningar, inklusive inom informationsteknik, datalagring, bildmedicinsk vetenskap, och halvledarprocess. "