塑料中可切换等离子体的制造:用于动态有机等离子体的导电聚合物纳米天线。

 

有机电子学实验室的有机光子学和纳米光学小组的研究人员开发了由导电聚合物制成的光学纳米天线。这种天线可以开关，并将使一种全新的可控纳米光学元件成为可能。

 

“我们的有机天线可以对可见光透明，同时对波长稍长的光产生反应，这使得它们在智能窗户等应用中很有吸引力。”——马格纳斯·琼森。

 

当光与金属纳米粒子相互作用时，就会产生等离子体激元。入射光引起粒子中电子的集体振荡，前后运动一致。等离子体就是这个集体振荡。世界上许多研究小组都在研究金属纳米结构及其在纳米尺度上塑造光的能力，例如用于生物传感器和能量转换装置，以及强化其他光学现象。其他潜在的应用领域包括微型医疗设备和控制进出建筑物的光量和热量的窗户。

 

在今天(2019年12月9日)发表在《自然-纳米技术》杂志上的一篇文章中，Linkoping大学的科学家们介绍了一种光学纳米天线，它是用导电聚合物而不是传统的金属，比如金或银制成的。在这个案例中，他们使用了PEDOT的一种变体，PEDOT是一种在许多其他领域广泛使用的聚合物，包括热电和生物电子学。

 

“我们证明了光可以在有机材料的纳米结构中转化为等离子体激元，”有机电子实验室的有机光子学和纳米光学小组的负责人Magnus Jonsson说。天富平台优势

 

陈尚志和马格努斯·琼森

 

陈尚志，博士生，有机电子实验室有机光子学与纳米光学组组长。林雪平大学。信贷:雷神大夏

 

然而，在导电聚合物中产生等离子体激元的不是电子，而是极化子。一种聚合物由一长串连接的原子组成，在研究人员研究的导电聚合物中，沿着聚合物链的正电荷决定了电导率。加上相关的链畸变，这些正电荷会形成极化子，当光入射到纳米结构上时，极化子就会开始集体振荡。天富平台优势

 

Magnus Jonsson说:“我们的有机天线可以对可见光透明，同时对波长较长的光产生反应，这使得它们在智能窗户等应用中很有吸引力。”

 

研究人员最初进行了理论计算，并使用模拟来设计实验，他们随后能够进行实验。该团队的博士生陈尚志(音译)已经成功地在一个表面上制造出数十亿个纳米大小的有机导电材料圆盘。这些小圆盘对光起反应，就像微小的天线一样。

 

等离子体

 

等离子体在塑料。信贷:雷神大夏

 

研究人员表明，圆盘的直径和厚度决定了它们反应的光的频率。因此，可以通过改变圆盘的几何形状来控制这个波长。磁盘越厚，频率越高。他们还希望通过改变所使用的聚合物来增加纳米天线所起反应的波长范围。

 

他们探索的另一项创新是能够开启和关闭有机纳米天线，这是传统金属很难做到的。实验室制造的材料最初处于氧化状态，然后纳米天线被打开。

 

“我们已经证明，当我们通过将材料暴露在蒸汽中来减少材料时，我们可以关闭传导和用这种方式也关闭天线。如果我们用硫酸重新氧化它，它就会恢复导电性，纳米天线就会重新打开。目前这是一个相对缓慢的过程，但我们已经迈出了第一步，并表明这是可能的，”Magnus Jonsson说。

 

“虽然这是基础研究，但我们的研究成果使一种新型可控纳米光学元件成为可能，我们相信这种元件可以应用于许多领域。”

 

 

补充说明:

 

正是等离子体激元创造了中世纪教堂和清真寺的彩色玻璃窗上美丽的发光色彩。玻璃的颜色是由嵌在里面的金属颗粒产生的。但在当时，工匠们并不知道金属会产生等离子体激元。等离子体激子的一个早期例子是伦敦大英博物馆的莱库格斯杯。