雙層復(fù)合式等離子納米結(jié)構(gòu)大幅增強(qiáng)光場
貴重金屬納米粒子能大幅增強(qiáng)電磁場，這個現(xiàn)象在非線性光學(xué)、操控微小物體以及生化感測等科技術(shù)領(lǐng)域有很多應(yīng)用。最近英國曼徹斯特（Manchester）大學(xué)及艾賽特（Exeter）大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種新的雙層復(fù)合式等離子納米結(jié)構(gòu)（plasmonicnanostructure），這種由兩個不同尺寸的圓盤堆棧而成的結(jié)構(gòu)，能夠更進(jìn)一步增強(qiáng)電磁場。
研究團(tuán)隊的領(lǐng)導(dǎo)人曼大的Sasha Grigorenko表示，他們所設(shè)計的新結(jié)構(gòu)是利用所謂的串級增強(qiáng)（cascadeenhance）方式增強(qiáng)電磁場，單一的貴重金屬納米粒子已能增強(qiáng)電磁場，但是他們證明加入第二個較大的納米粒子后能增強(qiáng)更多。過去已有研究嘗試在隨機(jī)分布的納米粒子的熱區(qū)（hotspots）中達(dá)到串級增強(qiáng)，然而他們的新結(jié)構(gòu)提供了更易于操控且更可靠的電磁場增強(qiáng)方式。他指出，這是一種共振作用，因此兩個粒子的大小都必須調(diào)整到最佳值，以得到最大的電磁場。
研究團(tuán)隊使用電子束微影來制作他們的復(fù)合結(jié)構(gòu)，并研究了兩種不同的設(shè)計─直塔型（tower-type）結(jié)構(gòu)與寶塔型（pagoda-type）結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)構(gòu)都能產(chǎn)生增強(qiáng)超過50倍的光場，這是由于電磁能量經(jīng)由外觀狀似光學(xué)夫奈耳透鏡（Fresnellens）的設(shè)計被傳送至較小的納米粒子，只不過這個透鏡狀結(jié)構(gòu)是由納米金粒子所構(gòu)成。
研究人員在納米構(gòu)周圍覆蓋一層熒光染料，再以掃描式共焦顯微鏡（scanning confocalmicroscope）測量此結(jié)構(gòu)被光照射后所發(fā)出的熒光，以得到場增強(qiáng)的訊息。他們掃瞄了顯微鏡的焦點位置，得到局域光強(qiáng)度分布圖。
Grigorenko表示他們正計劃制造三層復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，理論預(yù)測這種結(jié)構(gòu)還會進(jìn)一步增強(qiáng)電磁場，然而他們所遇到的主要挑戰(zhàn)將是如何在10-20nm這樣小的區(qū)域內(nèi)可靠地測量光場強(qiáng)度。