Det som forskare hade tänkt på som ett hinder för att utveckla avancerad teknologi baserad på det framväxande området plasmonik ses nu som en potentiell väg till praktiska tillämpningar inom områden från cancerterapi till nanotillverkning.

Plasmoniska material innehåller funktioner, mönster eller element som möjliggör oöverträffad kontroll av ljus genom att utnyttja moln av elektroner som kallas ytplasmoner. Det skulle kunna möjliggöra miniatyrisering av optisk teknik, att ta fram framsteg som nanoupplösning och datorchips som bearbetar och överför data med hjälp av ljus istället för elektroner, representerar ett potentiellt språng i prestanda.

Dock, utvecklingen av avancerad optisk teknologi med plasmonik har hämmats eftersom komponenter under utveckling gör att för mycket ljus går förlorat och omvandlas till värme. Men nu finner forskare att denna "förlustinducerade plasmoniska uppvärmning" kan vara nyckeln till utvecklingen av olika avancerade teknologier, sa Vladimir M. Shalaev, meddirektör för det nya Purdue Quantum Center, vetenskaplig chef för nanofotonik vid Birck Nanotechnology Center i universitetets Discovery Park och en framstående professor i elektro- och datateknik.

Potentialen för praktiska tillämpningar med förlustinducerad plasmonisk uppvärmning diskuteras i en kommentar som publicerades den 22 januari i avsnittet Perspectives of Vetenskap tidskrift. Artikeln skrevs av doktoranden Justus Ndukaife, Shalaev och Alexandra Boltasseva, en docent i el- och datateknik.

"Plasmonics har genererat stort intresse på grund av förmågan att klämma in ljus i nanoskala volymer i mikro- och nano-enheter, men framsteg har hindrats på grund av plasmoniska förluster, ", sade Ndukaife. "Vi säger att vi kan använda dessa förluster till vår fördel."

Ny teknik som kan utnyttja plasmonisk uppvärmning inkluderar:

* En "nanotweezer" som kan placera små föremål snabbt och exakt och frysa dem på plats, som skulle kunna möjliggöra förbättrade avkänningsmetoder i nanoskala och hjälpa forskning att tillverka avancerad teknik som kvantdatorer och ultrahögupplösta skärmar.

* En ny magnetisk lagringsteknik som kallas värmeassisterad magnetisk inspelning (HAMR), där nanoantenner, eller närfältsgivare, används för att fokusera ljus på det magnetiska mediet. Nanoantenner skulle kunna utnyttjas i HAMR-baserad datalagring. Dessutom, plasmoniska nanopartiklar kan omformas genom uppvärmning och användas för att spela in bilder.

* Quadrapeutics, ett kliniskt terapeutiskt tillvägagångssätt med användning av nanopartiklar för cancerbehandling. Nanopartiklarna belyses med laserljus, producerar plasmoniska nanobubblor som kan döda cancerceller.

* Och ett koncept för förnybar energi som använder "plasmoniska resonatorer" för att förbättra solcellernas effektivitet.

"Att utnyttja den inneboende förlusten i plasmonik kan hjälpa till att inleda transformativa tekniska innovationer som påverkar flera områden, inklusive informationsteknik, biovetenskap och ren energi, " sa Boltasseva. "Det är dags för det plasmoniska samhället att vända förlust till vinst."