Nanodevices

Nanoskaleret strukturering af materialer hjælper med at forbedre eksisterende og at skabe nye funktioner, som udelukkende eksisterer på grund af nanoskalering og kvanteeffekter. Et godt eksempel er plasmoniske nanoapparater, som udnytter samspillet mellem fotonisk og elektronisk bevægelse på nanoskalaen. Lysets hastighed og dets enorme båndbredde kombineres med tæmmede plasmoner, som er interaktioner mellem lysets elektromagnetiske felt og ledningselektroner i metal-nanostrukturer. På den måde kontrollerer nanostrukturerne optiske felter på en skala, der er meget mindre end lysets bølgelængde.

Billeddannelse på nanoskalaen

Hårde og bløde materialer karakteriseres på mikro- og nanoskalaen med en bred vifte af avanceret karakteriseringsudstyr, fra SEM og AFM til heliumion mikroskopi og laserbaserede multifotonmikroskoper. Overflader og grænseflader analyseres med både invasive og ikke-destruktive metoder. For nylig er der etableret en ny national infrastruktur for billeddannelse med kemisk oplysning på nanoskala – NANOCHEM. Infrastrukturen bestå af instrumenter, der spænder fra nano-FTIR via avanceret Raman-mikroskopi til FIB-SIMS.

Nanooptik and plasmonik

Nanofotonik har ført til nye områder i hurtig vækst såsom plasmonik, fotoniske krystaller og metamaterialer. I løbet af de sidste par årtier har der været en eksplosiv vækst inden for dette felt, som omfatter grundforskning og anvendelser, der udnytter unikke optiske egenskaber. Forskningsemnerne omfatter stærkt forstærkede og ekstremt begrænsede elektromagnetiske tilstande understøttet af plasmoniske nanostrukturer, lineære og ulineære elektromagnetiske fænomener til lysmodulation og detektion ved hjælp af ultrakompakte nanofotoniske komponenter, dynamiske og multifunktionelle optiske metaoverflader til kontrol af stråling og bølgefronter samt effektiv kobling af kvanteemittere til nanostrukturer for at forbedre spontane emissioner.

Mikro- og nanosensorer

Sensorer er meget vigtige for at kontrollere de fleste tekniske og biologiske processer og giver en aktuel status for det globale såvel som det meget lokale miljø. I betragtning af de mange forskellige anvendelser og formål har sensorer et stærkt behov for forbedring, integration og miniaturisering. Mikro- og nanoskalering af sensorer fører ikke kun til øget robusthed, overkommelige priser og integrerbarhed i avancerede miljøer som mikrofluidik, men resulterer også i nye og tidligere uudforskede funktioner. Eksempler er molekylære sensorer på nano-cantilevers eller polarisationsfølsomme sensorer til enkeltfoton-emittere.

Kvanteteknologi

Med fremkomsten af 2D-materialer, dvs. ultratynde metalflager, grafen eller lignende monolag, kan polaritoner - hybride lys-stof-tilstande - udforskes og manipuleres i fladt land, i meta-overflader med grænseflader til lysemitterende kvantesystemer eller fungere som lyskilder i sig selv. Undersøgelser i kvanteområdet omfatter stærkt forstærkede og ekstremt begrænsede elektromagnetiske tilstande, som giver anledning til lineære og ulineære elektromagnetiske fænomener til lysmodulation og -detektion. Til sidst vil en effektiv kobling af kvanteemittere til nanostrukturer og optiske metaoverflader forbedre og lede den spontane emission og danne grundlag for kontrolleret enkeltfotonemission - en vigtig ingrediens for fremtidens kvanteenheder.

Lyst til at læse mere?

Bøger
Basics of Nanotechnology(3rd Edition)
af Horst-Günter Rubahn
Paperback, 234 sider, udgivet 2008 af Wiley-Vch
ISBN-13: 978-3-527-40800-9, ISBN: 3-527-40800-2

Organic Nanostructures for Next Generation Devices
101 (Springer Series in Materials Science)
af Helmut Sitter, Katharina Al-Shamery, Horst-Günter Rubahn
Hardcover, 358 sider, udgivet 2008 af Springer
Kindle Ebook
ISBN-13: 978-3-540-71922-9, ISBN: 3-540-71922-9

Plasmonic Nanoguides and Circuits
af Sergey Bozhevolnyi
441 sider, udgivet 2019 af Crc Press
ISBN-13: 978-0-429-53364-8, ISBN: 0-429-53364-0

Metasurfaces (1st Edition)
Physics and Applications
af Sergey I. Bozhevolnyi, Patrice Genevet, Fei Ding
Paperback, 166 sider, udgivet 2018 af Mdpi Ag
ISBN-13: 978-3-03897-344-7, ISBN: 3-03897-344-0

Quantum Plasmonics (Reprint)
(Springer Series in Solid-State Sciences, Band 185)
af Sergey I. Bozhevolnyi, Luis Martin-Moreno, Francisco Garcia-Vidal
Paperback, 348 sider, udgivet 2018 af Springer
ISBN-13: 978-3-319-83379-8, ISBN: 3-319-83379-0

Special journal issue
De Gruyter
Volume 8 Issue 8 - Special Issue: Topological Nanophotonics; Guest Editors: Niels Asger Mortensen, Sergey I. Bozhevolnyi, Andrea Alù
August 2019
Issue of Nanophotonics