Dispersió transversal de Kerker per la localització de nanopartícules

En el món de la nanoescala, accions tan bàsiques com determinar la posició exacta d’una partícula esdevenen un repte tecnològic gegantí. Tot i això, els avenços en nanotecnologia impliquen la constant miniaturització dels dispositius i els seus components. Així, la manipulació de petites elements nanomètrics com nanoantenes o nanotransistors és crucials pels dispositius de nova generació. En aquest context, poder mesurar la localització i els moviments exactes d’aquests components de forma barata i senzilla és un requeriment complex de resoldre.

Actualment, es  poden utilitzar mètodes basats en l’ús de làsers de llum visible per assolir resolucions sense precedents. Una d’aquestes tècniques permet mesurar la posició d’una nanopartícula de silici en un sistema tancat gràcies a un làser. La seva posició monitora mitjançant l’anàlisi de l’espectre d’interferència de la llum dispersada per aquesta nanopartícula. El fenomen òptic en què es basa aquest mètode s’anomena dispersió transversal de Kerker, amb la què s’aconsegueixen mesures de localització precisa forçant una retro-dispersió igual a zero. Assolir això, requereix una configuració específica del làser i el control del seu angle d’incidència mesurant el patró de difracció al pla transversal al pla d’incidència del làser.

Amb aquest mètode i fent servir els paràmetres òptims es poden mesurar desplaçaments d’una sola nanopartícula de pocs àngstroms assolint una resolució sub-àngstrom.  Tot i així, per tal d’arribar a aquestes resolucion s’han de prendre moltes mesures i comparar parells de patrons d’interferència mesurats en diferents punts de la cambra de mesura per tal de netejar la senyal. Així, la resolució descrita es pot assolir gràcies a l’explotació d’un fenomen òptic adient, amb un gran nombre de píxels en cada imatge i amb un gran nombre d’imatges.

En l’article de referència publicat a Physical Review Letters el Novembre de 2018 per A. Bag et al., es mostra un anàlisi espectral detallat sense precedents del fenomen de dispersió transversal de Kerker aplicat a una nanopartícula presentant una discussió matemàticament del concepte general de partícula en un espai lliure, i la implementació experimental del mètode.