Tvådimensionell, kontrollerbara ljusliknande vågor på en metallyta, skapad av A *STAR forskare och medarbetare vid Harvard University, och analogt med kölvattnet av en båt som rör sig genom vatten, har potentiella tillämpningar inom nanoskala fotonik.

En kölvatten bildas bakom ett föremål som rör sig genom ett medium snabbare än den hastighet som en våg färdas i det mediet. Ett exempel är den ljudboom som skapas av en överljudsstråle. Den optiska versionen av detta fenomen, känd som Cherenkov-strålning, uppstår när en laddad partikel rör sig snabbare än ljusets hastighet i ett medium. Det kusliga blåa skenet som avges av kärnreaktorer nedsänkta i kylvatten orsakas av denna effekt.

Nu, Patrice Genevet vid A*STAR Singapore Institute of Manufacturing Technology och hans medarbetare har genererat den tvådimensionella motsvarigheten till Cherenkov-strålning i en guldfilm som innehåller en rad av nanoskala slitsar orienterade i olika vinklar.

När polariserat ljus lyser snett på guldfilmen (se bild), det exciterar fria elektroner ('vattnet') i guldet:detta producerar en laddningsvåg ('båten') som färdas snabbare längs ytan än ljusliknande vågor som kallas ytplasmoner. Följaktligen, laddningsvågen lämnar V-formade vågor av ytplasmoner i sitt spår ('vaken').

Dessa vågor var svåra att fånga eftersom de är begränsade till guldets yta. Teamet åtgärdade detta genom att använda ett närfältsskanningsmikroskop för att "lyfta" vågorna från ytan, så att deras intensitet kan mätas.

Med hjälp av en ensemble av nanostrukturerade bländare, forskarna kunde till och med styra dessa vågor genom att variera nanoslitsvinklarna och ljusstrålens infallsvinkel. "Vi hade en känsla av att den löpande laddningsvågen kunde manipuleras för att kontrollera vinkeln på ytplasmonvaken, " säger Genevet. "När jag såg de första experimentella närfältsbilderna, vi insåg att vår intuition var korrekt. Det finns inget mer glädjande än att ta visionen om en fysisk effekt och göra den till verklighet." Denna kontrollerbarhet kommer att vara viktig för att förverkliga praktiska tillämpningar av effekten.

Särskilt, effekten skulle kunna användas för att skapa nya typer av ytplasmonbaserade optiska komponenter, såsom plasmoniska hologram och riktade plasmoniska linser, säger Genevet. Han är också exalterad över potentialen att manipulera ljus på små skalor. "Vi har turen att göra den här forskningen när nanotekniken verkligen tar fart, " säger Genevet. "Fotonik i nanoskala har en anmärkningsvärd inverkan på optik, och våra resultat kommer förhoppningsvis att hjälpa till att bättre förstå excitationsmekanismerna för elektromagnetiska ytvågor."