Хьюстонские ученые использовали свет для управления фононами

В работе, представленной на этой неделе онлайновым изданием Nature Communications, исследователи из Лаборатории нанофотоники Университета Райса (Хьюстон, штат Техас) использовали сверхкороткие лазерные импульсы, чтобы заставить атомы в золотых нанодисках вибрировать. Эти колебания, или акустические фононы, имеют характеристическую частоту, непосредственно связанную с размером наночастицы.

Попадая на золотой нанодиск, лазерный импульс преобразуется в плазмоны, которые распространяются вдоль поверхности частицы с определенной характеристической частотой.

Первый автор работы, Вэйшунь Чан (Wei-Shun Chang) вместе с двумя аспирантами провел серию экспериментов, в ходе которых была выявлена прямая связь между резонансными частотами плазмонов и фононов в нанодисках, на которые воздействовали лазерными импульсами. Было обнаружено, что акустический отклик частиц можно регулировать в гигагерцевом диапазоне, изменяя толщину материала, к которому крепились нанодиски.

Использовавшиеся в экспериментах золотые наночастицы не могли крепиться напрямую к стеклянному слайду, поэтому на него наносился тонкий слоя хрома или титана. «Такой слой подложки изменяет механические свойства наноструктуры, но во много неясно, как он делает это, — отметил Чан. — В наших экспериментах исследовалось воздействие толщины подложки на такие свойства, как сцепление и частота фононов».

«Нагрев наноструктур короткими импульсами света порождает акустические фононы, которые зависят от размеров этих структур, — объясняет начальник лаборатории, Стивен Линк (Stephan Link). — Продвинутые технологии литографии позволяют экспериментаторам конструировать наноструктуры с высокой точностью. Судя по нашим результатам, плазмонные наноструктуры могут представлять интересную альтернативу традиционным оптомеханическим осцилляторам».