Jistě nebude žádným tajemstvím, že se světlo dá použít k přenosu informace. Své by o tom mohla vyprávět optická vlákna a podobné technologie. S přenosem pomocí světla se také počítá jako se zajímavou alternativou v mikroelektronice. Použití světla tímto způsobem přináší celou řadu výhod, jako je zvýšení rychlosti přenosu nebo omezení ztráty energie teplem. Má ale i své těžkosti. Technologii optického přenosu informace například není snadné zmenšit pod jistou mez, což je při stále větších nárocích na miniaturizaci problém. Háček je v tom, že optická vlákna tenčí nežli jeden mikrometr vedou světlo jen horko těžko.
Vývojáři se proto pokoušejí využít jiné technologie, například ty, co zahrnují plazmony. To jsou kvazičástice vytvořené kolektivním kmitáním oblaku elektronů v pevných látkách, jako třeba ve drahých kovech typu zlato nebo stříbro. Postupně se ukazuje, že s plazmony, jejichž elektronům by předaly energii fotony, by bylo možné přenášet informace ve strukturách tenčích než mikrometr. Plazmonici se přitom v současné době orientují na výzkum optických vlastností krystalických nanočástic, protože jejich hladký povrch zamezuje rušivému kmitání elektronů a ještě více snižuje ztráty energie. Zdá se, že by důmyslné nanočástice mohly úspěšně vést světlo jak v nanoměřítku, tak i při přenosu informace na velkou vzdálenost.
Erik Dujardin z Centre d"Elaboration de Matériaux et d"Etudes Structurales (CEMES), CNRS a jeho kolegové si oblíbili krystalické nanočástice zlata, které pospojovali k sobě a vytvořili z nich dlouhé řetězce. S jemně zaostřeným vysokoenergetickým svazkem elektronů opatrně přitavili jednotlivé nanočástice zlata o průměru 10 nanometrů do pevných řetězců, s nimiž vytvořili rozsáhlou síť. Dujardin a spol. zjistili, že plazmony v těchto strukturách kmitají na značné vzdálenosti. Díky tomu může v řetězech nanočástic zlata o průměru pouhých 10 nanometrů doputovat informace až do vzdálenosti 4 000 nanometrů.
Vědcům se také podařilo velmi precizně a detailně zmapovat kmitání elektronů na povrchu řetězů nanočástic. Použili k tomu mikroskopovací techniku elektronové spektroskopie (Electron Energy-Loss Spectroscopy, EELS), s jejímž velmi jemným prostorovým a spektrálním rozlišením mohli detailně analyzovat různé typy pohybů plazmonů. Nakonec navrhli nový teoretický model chování plazmonů, jehož simulace prý až s neuvěřitelnou přesností sedí na reálné experimenty.
Technologie řetězů nanočástic zlata je zatím velmi slibná a mohla by vést k extrémní miniaturizaci při přenosu světla. Pokud vše půjde dobře, můžeme očekávat pozoruhodné aplikace v senzorech, fotovoltaice anebo v telekomunikacích.
Literatura
CNRS Press Release 26. 10. 2014, Nature Materials online 26. 10. 2014, Wikipedia (Plasmon, Electron energy loss spectroscopy).
Diskuze:
