美國已經(jīng)精確地完成光學(xué)天線的特征化，能將信號放大數(shù)百萬倍

美國萊斯大學(xué)（Rice University）的研究人員透露，他們已精確地完成光學(xué)天線（optical antenna）的特征化（characterized），可望利用實(shí)現(xiàn)單分子傳感器（single-molecule sensor）以及其他的先進(jìn)非線性光學(xué)應(yīng)用。所謂的光學(xué)天線是利用激光在金屬電極之間的次納米等級能隙（gap）誘導(dǎo)量子穿隧，號稱能將信號放大上百萬倍。

“天線是一種能與輻射互動(dòng)的金屬結(jié)構(gòu)，并會因此產(chǎn)生振蕩電壓（oscillating voltage）?！比R斯大學(xué)教授Doug Natelson表示，“而在我們的案例中，電磁波就是光線（特別是實(shí)驗(yàn)所使用的785納米波長），而且這些光波會讓小型金屬電極內(nèi)的電子大量出現(xiàn)，在納米能隙產(chǎn)生改變電壓。在這個(gè)意義上，它實(shí)際上就是一種天線，但是針對光而非無線電波的天線?！?/p>

利用以上效應(yīng)所制作的傳感器，能通過控制電極間次納米等級能隙的輻射強(qiáng)度來感應(yīng)到單分子；根據(jù)萊斯大學(xué)研究人員的量測，這種精確度程度是比采用入射激光（incident laser）高出數(shù)十萬甚至數(shù)百萬倍。Natelson表示：“舉例來說，緊密排列的納米粒子已被用來充分強(qiáng)化粒子間能隙的電場，并實(shí)現(xiàn)單分子拉曼光譜儀（Raman spectroscopy）?！?/p>

緊密排列的金屬電極可扮演光學(xué)天線的角色，是因?yàn)樗鼈兊碾娮幽苡眉す鈦砑ぐl(fā)，誘導(dǎo)出電漿子（plasmon）——也就是自由電子集體震蕩——其短暫的電磁場是入射激光的數(shù)千倍，但遺憾的是，這些電廠很難量測與特征化。而現(xiàn)在Natelson與博士候選人Dan Ward發(fā)現(xiàn)了一種相對較簡單的方法，可量測光學(xué)天線的次納米電極間的電場。

研究人員是將電極冷卻到80開（Kelvin，約-315華氏度），同時(shí)量測較低頻率的電驅(qū)動(dòng)電流，以及較高頻率的光學(xué)驅(qū)動(dòng)電流，推斷出電壓放大的倍數(shù)。