Нанометровый источник света может менять цвет

Интернациональная группа исследователей из Университета Саутгемптона (Великобритания), Национального тайваньского университета и CSIC (Мадрид) объявила, что сконструировала первый настраиваемый нанометровый источник света. Свет создается с помощью пучка электронов, проходящего через тонкую апертуру, высверленную в стеке чередующихся слоев золота и двуокиси кремния. Взаимодействие между электронным пучком и чередующимися слоями генерирует видимый и инфракрасный свет.

Устройство напоминает лазер на свободных электронах, в котором пучок электронов проходит через изменяющееся магнитное поле, вызывающего их колебания, что приводит к испусканию света.

Команда изготовила «световую скважину посредством осаждения чередующихся слоев золота и двуокиси кремния толщиной 200 нм на кремниевой подложке, а потом направила сфокусированный пучок ионов, «высверливший» в стеке металл-диэлектрик отверстие диаметром 700 нм.

В качестве источника пучка электронов был использован электронный микроскоп. При прохождении электронов через апертуру благодаря зеркальному заряду слоях золота образовывались диполи. Присутствие слоев с различной диэлектрической постоянной вызывали колебания диполей, что приводило к эмиссии света.

При изменении энергии пучка от 20 до 40 кэВ диапазон длин волн изменялся от красного участка спектра до близкого инфракрасного. По мнению Кевина Макдоналда (Kevin MacDonald) из Университета Саутгемптона, регулируя структуру периодичности слоев, можно получить спектр от ультрафиолета до терагерцевой области.

Правда, эффективность процесса генерации света очень низка – только 2—4 фотона на 100 тыс. инжектируемых электронов. Однако посредством изменения геометрии колодца, композиции материалов и режима накачки она может быть существенно повышена.