Még nagy jelentősége lehet a jövőben:a kutatóközpont kutatói rájöttek, hogyan viselkedhet egy fém felülete kétféleképpen
Különleges tulajdonságaik miatt számos alkalmazásban fontos szerepet játszik a fémfelülethez kötött fény (ún. plazmon). Magyar kutatók most egy olyan eszköz működését demonstrálták, amely ezen felületi plazmonok segítségével ultraérzékeny szenzorként és jelmoduláló eszközként is alkalmazható. A jövőbeli alkalmazásokban rejlő lehetőségek miatt ez egy rendkívül intenzíven kutatott területnek számít.
Ha fémeket lézerfénnyel világítunk meg, a fémek elektronjait olyan hullámmozgásra kényszeríthetjük, amelyek a vízhullámokhoz hasonlóan nagy távolságokra képesek eljutni. Ezt a haladó elektronhullámot felületi plazmonnak hívjuk. A plazmonoknak számos különleges tulajdonságuk van. Mivel a fém felületén terjedek, így nagyon érzékenyek a felület változásaira. Terjedési sebességük a fénysebességhez közeli, és ha ultrarövid lézerimpulzussal keltjük őket, a keltett plazmonhullám is ultrarövid lesz, a másodperc milliárdodrészének milliomodrészével mérhetjük össze.
Ezen tulajdonságok nagyon előnyösek lehetnek szenzorikai szempontból, ahol a felületen történő változásokról szeretnénk információt nyerni. Másrészt az ultragyors információtovábbítás területén is előnyös ez a tulajdonság, ahol a nagy sebesség és az adatcsomagok rövidsége alapvető fontosságú.
A HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont és az ELI Lézerközpont együttműködése során olyan eszközt fejlesztettek ki a kutatók, amely plazmonok segítségével képes mérni, mi történik a fém elektronrendszerével, ha azt különböző színű lézerimpulzusokkal világítjuk meg. Dombi Péter, az Ultragyors Nanooptika Lendület Kutatócsoport, s egyben a szóban forgó kutatás vezetője elmondta: „Ezzel egyidejűleg azt is bemutattuk, hogy a lézerfény hatására a plazmonhullám intenzitása akár 40%-kal is modulálható, ami a kísérletben használt minta információtovábbító eszközként való alkalmazását is előrevetíti.”
A kutatók azt is kimutatták, meglepő módon a fémben az elektronok energiája akkor lesz nagyobb, ha kisebb energiájú, vörös fénnyel világítják meg, mert ekkor a fény energiája teljes egészében átadódhat az elektronoknak. Ha viszont a nagyobb energiájú kék fénnyel világítjuk meg a fémet, akkor egy másik elektrongerjesztési folyamat játszódik le. Ez már önmagában is sok energiát emészt fel, ezért a fémfelületen keletkező gerjesztett elektronok kisebb energiájúak lesznek.
Ezek az eredmények olyan elektrongerjesztési folyamatok kísérleti feltárásához visznek közelebb, amelyekről eddig nagyrészt csak elméleti eredmények álltak rendelkezésünkre. Dombi Péter kiemelte, a jövőbeli alkalmazásokban rejlő lehetőségek miatt ez egy rendkívül intenzíven kutatott terület. „A jövőben szeretnénk továbbfejleszteni ezeket a nanoméretű építőelemeket, hogy olyan eszközöket építhessünk, amelyeket a mindennapokban is használhatunk” – tette hozzá a kutatásvezető. Idén ebben a témában már a második cikküket publikálták a nanotudomány egyik vezető folyóiratában, a Nano Lettersben, és a közeljövőben újabb kísérleti munkát mutatnak be a fizikai tudomány egyik legelismertebb folyóiratában, a Physical Review Lettersben is.
Ultrarövid, a másodperc milliárdodrészének milliomodrészével összevethető lézerfelvillanással plazmonhullám indítható a fémfelületen, amely a vizsgált felületen végighaladva szenzorként és jelmoduláló eszközként is működik.
Ezek az eredmények alapvető fontosságúak olyan elektrongerjesztési folyamatok kísérleti feltárásához, amelyekről eddig nagyrészt csak elméleti eredmények álltak rendelkezésre. Dombi Péter azt is hozzátette: „Ez egy rendkívül intenzíven kutatott terület a jövőbeli alkalmazásokban rejlő lehetőségek miatt.
