Nanotopic desembre 2018: Transverse Kerker Scattering for Angstrom Localization of Nanoparticles

En el món de la nanoescala, accions tan bàsiques com determinar la posició exacta d’una partícula esdevenen un repte tecnológic gegantí. Aquest mes hem volgut destacar un article recent de la prestigiosa revista Physical Review letters on es demostra per primer cop que mitjançant làsers de llum visible és possible mesurar la posició de nanopartícules amb una incertesa de 0.6 angstrom, permetent la seva localització amb precisió sub-angstrom.

Discussió

Els avenços actuals en tecnologia impliquen la constant miniaturització dels dispositius i els seus components. Així, les petites peces nanomètriques com ara nanoantenes o nanotransistors són peces crucials dels dispositius de nova generació. En aquest context, poder mesurar la localització i els moviments exactes d’aquests components de forma barata i senzilla es un requeriment complex de resoldre.

A l’estudi presentat, es discuteix un mètode basat en l’ús de làsers de llum visible per tal d’assolir una resolució de mesura sense precedents. La tècnica es basa en fer incidir un làser sobre una nanopartícula de silici en un angle específic en un sistema tancat. La seva posició es monitoritza mitjançant l’anàlisi de l’espectre d’interferència de la llum dispersada. El fenòmen òptic en que es basa l’aproximació s’anomena dispersió transversa de Kerker, descrit per primer cop pel mateix grup autor d’aquest article, amb ell aconsegueix mesures de localització precisa forçant una dispersió reversa (backscattering) igual a zero, cosa que reprodueixen gràcies a la configuració del làser i el seu angle d’incidència, i mesurant el patró de difracció al pla transversal al pla d’incidència del làser.

L’article ens presenta un anàlisi espectral detallat sense precedents del fenómen de dispersió transversa de Kerker aplicat a una nanopartícula. En primer lloc es discuteix matemàticament el concepte general de partícula en un espai lliure, tot seguit es presenta l’implementació experimental del concepte discutit i la corresponent optimització de la mesura mitjançant la correcció de la longitud d’ona del camp d’excitació per tal d’optimitzar la dispersió de la llum, ja que aquesta depén de la posició de l’objecte difractor i es altament direccional. Així, ens mostren cóm fent servir els paràmetres óptims es poden mesurar desplaçaments de la nanopartícula de pocs angstroms amb una resolució sub-angstrom.  

Tot i així, per tal d’arribar a aquesta resolució s’han pres moltes mesures i s’han comparat parells de patrons d’interferència mesurats a diferents punts de la cambra de mesura on es va posicionar la nanopartícula sostraient uns dels altres per tal de netejar la senyal. Així, la resolució descrita s’ha pogut aconseguir gràcies a l’explotació d’un fenòmen òptic adient, pel gran nombre de píxels presents a cada imatge presa i pel gran nombre d’imatges preses. Això ha permès tenir suficients dades com per mesurar amb gran precisió la variació en la posició de la partícula entre una imatge i l’altra, arribant a les resolucions ja esmentades.

Per aprofundir més en els conceptes descrits podeu consultar tant l’article com l’entrevista als autors feta per la revista, no dubteu a fer-li una ullada!

Per l’article: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.193902

Per la revista: https://physics.aps.org/articles/v11/115


Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *