等離激元是一種特殊的光學(xué)現(xiàn)象，被理解為光與物質(zhì)之間的相互作用，并具有不同的形狀、材料成分和對稱相關(guān)行為。這種納米級等離子體結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以為響應(yīng)光的方向(偏振)的光學(xué)材料鋪平道路，這在體積尺寸和現(xiàn)有材料中不容易實現(xiàn)。在這方面，“陰影生長”是一種利用真空沉積來生產(chǎn)納米級各種 2D 和 3D 形狀的納米顆粒的技術(shù)。最近在控制這種陰影效應(yīng)方面的研究進(jìn)展拓寬了創(chuàng)建不同納米結(jié)構(gòu)的可能性。

現(xiàn)在，在韓國光州科學(xué)技術(shù)學(xué)院 (GIST) 助理教授 Hyeon-Ho Jeong 領(lǐng)導(dǎo)的雙胞胎研究中，研究人員全面揭示了混合等離子體納米材料陰影生長技術(shù)的最新進(jìn)展，包括時鐘-含有鎂 (Mg) 的靈感設(shè)計。該研究于2022年3月25日發(fā)表在Advanced Materials(Jang-Hwan Han和Doeun Kim為共同第一作者，Peer Fischer教授和Jeong博士為共同通訊作者)和2023年11月20日發(fā)表在Advanced Optical Materials(與Juhwan Kim 和 Jang-Hwan Han 分別為共同第一作者，Jeong 博士為通訊作者)。

這里的陰影效應(yīng)是指表面上存在被“種子”分子隱藏的“暗”區(qū)域，因此蒸發(fā)材料的沉積無法到達(dá)，就像光無法到達(dá)的陰影區(qū)域一樣。Jeong 博士對此進(jìn)行了進(jìn)一步闡述，“由于這些陰影區(qū)域是材料無法沉積的區(qū)域，因此可以形成三維納米結(jié)構(gòu)陣列。這種形成取決于種子的大小、種子之間的間距以及基質(zhì)的傾斜度。” Doeun Kim 博士進(jìn)一步補(bǔ)充道。學(xué)生說：“獨特納米結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建受到在此過程中引入旋轉(zhuǎn)的影響，基于旋轉(zhuǎn)速度、時間和角度，最終形成三維納米結(jié)構(gòu)。”

在第一項研究(封面文章)中，該團(tuán)隊展示了使用稱為掠射角沉積的特定陰影生長技術(shù)生產(chǎn)各種納米結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出通過對其材料、形狀和周圍環(huán)境進(jìn)行適當(dāng)修改而實現(xiàn)的可調(diào)諧光學(xué)特性。他們的評論還強(qiáng)調(diào)了廣泛的潛在應(yīng)用，包括用于人體傷口愈合和藥物輸送的納米和微型機(jī)器人、光子器件和手性光譜學(xué)等。

在后續(xù)研究中，該團(tuán)隊創(chuàng)建了 3D 旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體(具有特定旋轉(zhuǎn)排列的分子)，能夠?qū)崿F(xiàn)線性和圓偏振，并且能夠存儲大量信息。這種受時鐘啟發(fā)的設(shè)計涉及將兩個由鎂制成的納米棒以一定的可修改角度放置，類似于時鐘的時針和分針。這些納米結(jié)構(gòu)還有望用于各種應(yīng)用，例如鈔票、防偽設(shè)備和能夠根據(jù)需要轉(zhuǎn)變?yōu)樗韫鈱W(xué)狀態(tài)的顯示器等物品的安全驗證。

在談到這些發(fā)展并展望等離子學(xué)的未來時，Jeong 博士說：“這些旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體在物理上不可克隆的功能中具有潛在的用途，這是目前正在深入研究的領(lǐng)域，以確保 PC 或服務(wù)器等硬件的強(qiáng)大安全級別。” 進(jìn)一步解釋，博士。學(xué)生 Juhwan Kim 說：“特別是，根據(jù)偏振態(tài)選擇性過濾紫外線光源和特定可見波長的能力也可以用于眼鏡和窗戶，通過阻擋陽光中的紫外線來保護(hù)眼睛和皮膚。”