Valon ja aineen vuorovaikutuksia

Aalto yliopiston tutkijat ovat löytäneet uuden tavan yhdistää plasmoniikkaa ja magneto-optisia ilmiöitä.

Tutkijat osoittivat kokeellisesti, että magneettisten materiaalien nanopisteiden kuvioryhmät voivat johtaa erittäin vahvaan ja hallittavaan valon polarisaation muokkaukseen kun säde heijastuu kuvioryhmästä.

Tämä löytö voisi lisätä optisien komponenttien herkkyyttä tietoliikenteen ja biotunnistuksen sovelluksissa.

Ferromagneettisien aineiden magnetisoitumisen ja valon välinen kytkentä syntyy kvanttimekaniikan vuorovaikutuksista. Ne johtavat magneto-optisiin vaikutuksiin, jotka muuttavat esimerkiksi valon polarisaatioakselia tai intensiteettiä.

Valon ja aineen väliset vuorovaikutukset tehostuvat nanomittakaavassa ja plasmoniikka tutkii valon vuorovaikutuksia metallisien nanorakenteiden yhteydessä. Ja tällä kertaa Aallon tutkijat onnistuivat hyödyntämään aiemmin hankalina pidettyjä ferromagneettisia materiaaleja.

Tulos avaa tärkeän uuden suunnan tutkimusalalle, joka keskittyy kytkemään valoa ja magnetointia nanomittakaavassa", toteaa professori Sebastiaan van Dijken yliopiston tiedotteessa.

Molybdeenidisulfidin (MoS2) suurin voimavara on sen yksikerroksisuus mutta samalla se on myös sen suurin haaste. Näin ohuella puolijohtavalla materiaalilla on hyvin vähän vuorovaikutusta valon kanssa, mikä rajoittaa sen käyttöä valoa lähettävissä ja absorboivissa sovelluksissa.

Vaikutusta tehostaakseen Northwestern Universityn McCormick School of Engineeringin tutkijat keksivät ottaa avuksi plasmoniikan. He valmistivat hopeisia nanokiekkoja ja järjestivät ne määrävälein MoS2-arkin päälle.

Sopivan kokoiset nanokiekot tehostivat valon emissiota kaksitoistakertaisesti. Näin MoS2 voisi olla sopiva materiaali joustaville valodiodeille. Jatkossa on tarkoitus käyttää samaa ideaa lisäämään materiaalin absorptiokykyä eli luoda parempaa materiaalia aurinkokennoille ja valoilmaisimille.