Facebook

Instagram

De skapar styrbara plasmoner i plast


2019-12-11

Shangzhi Chen, doktorand, och Magnus Jonsson, forskningsledare inom organisk fotonik och nano-optik, Laboratoriet för organisk elektronik.
Bild: Thor Balkhed
Shangzhi Chen, doktorand, och Magnus Jonsson, forskningsledare inom organisk fotonik och nano-optik, Laboratoriet för organisk elektronik.

Forskare vid Laboratoriet för organisk elektronik, Linköpings universitet, har tagit fram optiska nanoantenner i en ledande polymer. Antennerna som kan stängas av och sättas på öppnar för en helt ny typ av styrbar nanooptik. Resultatet presenteras i Nature Nanotechnology.

Plasmoner uppkommer när ljus interagerar med metalliska nanopartiklar. Det infallande ljuset startar en kollektiv oscillation, gemensam rörelse fram och tillbaka, av elektronerna i partiklarna. Det är den kollektiva oscillationen som är själva plasmonen. Nanostrukturer i metall och deras förmåga att forma ljus på nanoskalan studeras av ett stort antal forskargrupper i världen för användning i exempelvis biosensorer, optiska pincetter, för energiöverföring liksom för att förstärka andra optiska fenomen. I framtiden hägrar användningsområden alltifrån miniatyriserad medicinsk apparatur till fönster som styr inflödet av ljus och värme in och ut ur byggnader.


I en artikel i Nature Nanotechnology
presenterar nu forskare vid Linköpings universitet optiska nanoantenner, gjorda av en ledande polymer, i detta fall en variant av den populära polymeren PEDOT. Plasmoner förknippas annars främst med metaller, som guld och silver.

– Vi visar att ljus kan omvandlas till plasmoner i nanostrukturer av det organiska materialet, säger Magnus Jonsson, som leder gruppen inom organisk fotonik och nanooptik vid Laboratoriet för organisk elektronik.

Nu är det inte elektroner som skapar plasmonen i den ledande polymeren, utan polaroner. En polymer består av en lång kedja av hopkopplade atomer. I den ledande polymer forskarna arbetar med här är det positiva laddningar utmed polymerkedjan som står för ledningsförmågan. Det är dessa positiva laddningar som blir till polaroner och som startar en kollektiv oscillation när nanostrukturen träffas av ljus.

– I våra experiment reagerar de på ljus som har något längre våglängd än det synliga ljuset, vilket gör dem extra intressanta för exempelvis smarta fönster, säger Magnus Jonsson.

Här har forskarna först teoretiskt beräknat och simulerat sig fram till det experiment som de sedan utfört med lyckat resultat. Shangzhi Chen, doktorand vid Laboratoriet för organisk elektronik, har lyckats framställa miljarder nanosmå diskar, plattor, av det organiskt ledande materialet på en yta. Det är dessa små diskar som reagerar på ljus och fungerar som små antenner.

Forskarna har också visat att såväl diametern som tjockleken på diskarna påverkar vilken frekvens av ljus de reagerar på. De kan alltså styra våglängden genom att ändra geometrin på disken. Ju tjockare disk, desto högre frekvens. De hoppas också att de genom att förändra polymeren ska kunna öka det spektrum av ljus som nanoantennerna reagerar på.

Nästa nyhet är att nanoantennerna i det organiska materialet, till skillnad från sina metall-kusiner, går att stänga av och sätta på. När materialet tillverkas i laboratoriet är det i ett oxiderat tillstånd, och nanoantennerna är påslagna.

– Vi har visat att när vi reducerar materialet genom att tillföra en gas så stänger vi av ledningsförmågan och därmed även antennerna. Oxiderar vi det igen exempelvis med svavelsyra så blir det åter ledande och antennen slås på igen. Det här är en relativt långsam process ännu så länge, men vi har tagit de första stegen och visat att det går, säger Magnus Jonsson.

– Det här är grundforskning, men våra resultat öppnar för en helt ny typ av styrbar nanooptik som vi tror kan vara användbar för många applikationer i framtiden.

Studien har bedrivits i samarbete mellan forskare vid bland annat Laboratoriet för organisk elektronik och Terahertz Materials Analysis Center, båda vid Linköpings universitet. Finansiellt stöd kommer bland annat från Vetenskapsrådet och den strategiska satsningen på avancerade funktionella material, AFM, vid Linköpings universitet.



Källa: Linköpings universitet


Skriv ut





Fler platser på tekniskt basår skapar nya möjligheter

Tekniskt basår är en utbildning vid Högskolan Väst för de som saknar särskild behörighet till ingenjörsstudier. Det är en av de utbildningar Hö...

Läs mer
Kapab


Stålproduktionen minskade i juli

Under juli månad producerades 159 tusen ton råstål i Sverige, en minskning med...

Läs mer
Gloab550
Det produktionstekniska laboratoriet har byggts upp i ett rum på mötesplatsen Assar Industrial Innovation Arena i Skövde.

Omställningen till elmotorer förbereds i testlabb

I ett testlabb i Skövde prövas just nu olika lösningar för att förbereda...

Läs mer
Hexagon
<span><span><span>Nu startar tillverkning av Gripen E/F utanför Sverige.</span></span></span>

Saab startar produktion av Gripen i Brasilien

Saabs första anläggning för tillverkning av Gripen E/F utanför Sverige, i...

Läs mer
Maria Tiger, ny projektledare på Enviro.

Hon är ny senior projektledare på Scandinavian Enviro Systems

Enviro utökar koncernledningen och rekryterar Maria Tiger, projektledare med 15 års...

Läs mer


”Doktoranden har en viktig roll i vårt ekosystem av forskning”

För GKN Aerospace i Trollhättan är långsiktigt forsknings- och...

Läs mer

Atlas Copco har förvärvat teknologi för processer i halvledarindustrin

Atlas Copco har förvärvat teknologin och tillgångarna i iTrap. iTrap är ett...

Läs mer
Brännare.

Lyckade försök med fossilfria bränslen i pelletsprocessen

Inom ramen för HYBRIT-initiativet har försök med fossilfria bränslen i LKAB:s...

Läs mer


Combitech och Siemens Energy AB inleder ett samarbete kring 3D-printinguppdrag för tillverkande industri

3D-printning, också kallat additiv tillverkning eller Additive Manufacturing (AM), är en...

Läs mer


AI kan förklara komplexa produktionsprocesser

Sedan 2018 arbetar stålföretaget SSAB tillsammans med Högskolan i Skövde med...

Läs mer
Sensor för artificiell hud.

Forskare tar hjälp av Intel för att utveckla känselsinne för robotar

Två forskare från National University of Singapore (NUS), medlemmar i Intels...

Läs mer
Den unikt framtagna arbetsplattformen förbättrar ergonomin och produktiviteten på Emhart Glass produktionslina.

Specialtillverkade arbetsplattformar till Emhart Glass

Glasmaskinstillverkaren Emhart Glass ville förbättra arbetsmiljön vid sin...

Läs mer


Mest lästa













Finnsafety


Drivsystem










Unica Media AB © 2014
Org.nr 556961-2624
Unica Media AB
Hammarby Fabriksväg 23
120 30 Stockholm

Kontakt
info(at)unicamedia.se
Annonsering
annons(at)unicamedia.se