Rivelatore di plasmoni completamente elettrico
I plasmoni sono onde di densità elettronica che possono essere indotte nei materiali conduttori (come i metalli ed i semiconduttori drogati) e che oscillano nello spazio e nel tempo.
I plasmoni di superficie (plasmoni confinati alla superficie di un conduttore) ed i plasmoni nei materiali bidimensionali (come il grafene ed i suoi derivati) permettono di confinare e guidare la luce di una certa frequenza su lunghezze più piccole della lunghezza d’onda che la stessa luce avrebbe nel vuoto, con evidenti vantaggi in termini di miniaturizzazione dei dispositivi optoelettronici ed applicazioni che vanno dall’indagine di sistemi biologici utilizzando radiazioni non ionizzanti alle telecomunicazioni.
Per realizzare una tecnologia plasmonica è necessario avere a disposizione dispositivi in grado di generare plasmoni, guidarli, eseguire operazioni su di essi e di rilevarli.
Il nostro dispositivo si propone di effettuare in maniera tecnologicamente vantaggiosa l’ultimo di questi passaggi. Il dispositivo è costituito da una guida d’onda di grafene dotata di contatti laterali e di un contatto di riferimento posto ad un’estremità.
Quando un plasmone viene generato all’estremità opposta (per esempio usando una punta metallica illuminata da luce laser) ed attraversa la guida d’onda, una differenza di potenziale si stabilisce tra i contatti laterali ed il contatto di riferimento. Misurando questa differenza di potenziale è possibile dedurre se un plasmone si sta propagando nella guida.
Il funzionamento di questo rilevatore è basato sulla non linearità della risposta del grafene ai campi elettrici e dovrebbe presentare significativi vantaggi rispetto alle tecnologie attualmente disponibili, basate sull’accoppiamento di un rilevatore di luce con la guida d’onda.
Per saperne di più:
Iacopo Torre, Andrea Tomadin, Roman Krahne, Vittorio Pellegrini, and Marco Polini, Electrical plasmon detection in graphene waveguides, Phys. Rev. B 91, 081402(R) – Published 5 February 2015, al link: http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.91.081402
