Forskare från TU Graz och University of Graz presenterar den nya metoden för 3D-plasmontomografi i Naturkommunikation .

Ljus som bärare av information är oumbärlig för modern kommunikationsteknik. Den kontrollerade manipulationen av ljuskvanta, så kallade fotoner, utgör grunden för trådlös överföring eller dataöverföring i optiska glasfibrer. På grund av ljusets vågliknande natur och dess diffraktionsgräns, dock, optiska komponenter kan bara fokusera ljus ner till mikronskalan (10-6 m). Ulrich Hohenester från Institute of Physics vid University of Graz förklarar:"För att möjliggöra för fotoner och nanostrukturer att interagera mer effektivt, inom forskningsområdet plasmonik, vi kopplar ljus på en metallisk nanopartikel, vanligtvis gjord av guld eller silver. "Beroende på storlek, form, miljö och material, resonerande moln av elektroner bildas-så kallade ytplasmoner. Hohenester fortsätter:"Denna kollektiva elektronvibration gör att vi kan fokusera ljus i nanoskala och därmed använda en mängd olika applikationer inom sensorteknik och solceller."

Imaging plasmon fält

Direkt observation av plasmonfält är endast möjlig tack vare Österrikes mest kraftfulla elektronmikroskop - ASTEM, Österrikiskt svepelektronmikroskop, vid Graz Center for Electron Microscopy. De senaste åren, elektronmikroskopi har utvecklats till en idealisk metod för mätning av plasmonfält. Gerald Kothleitner, chef för arbetsgruppen för elektronisk transmissionselektronmikroskopi vid TU Graz Institute of Electron Microscopy and Nanoanalysis, utarbetar:"En högenergi-elektronstråle rör sig nära provet eller penetrerar det. Elektroner i närheten av provet upplever en energiförlust, något vi kan mäta spektroskopiskt. Detta resulterar i tvådimensionella bilder av plasmonfält vid sub-nanometerupplösning. Information om den tredje dimensionen längs vilken elektronerna rör sig går förlorad i denna metod. "

Genombrott i 3D

I det nuvarande arbetet som har publicerats i open access journal Naturkommunikation , NAWI Graz-forskarna kunde för första gången visa hur den tredje dimensionen kan rekonstrueras helt inom ramen för en tomografisk bildprocess genom att rotera provet och bearbeta en serie lutande tvådimensionella projektioner. Denna metod fungerar på samma sätt som datortomografi som används i medicin och bär lämpligt namnet 3D-plasmontomografi. Kothleitner och Hohenester om effekterna av deras framgångsrika forskning:"Genom att använda denna nya metod är det nu möjligt att mäta plasmonfält på ett sätt som hjälper till att bättre förstå tillämpningar inom sensorteknik, solcellsteknik och datorlagring eller till och med leda till nya. "