Wszyscy wiemy, jak przydatny może być lejek przy przelewaniu płynu do np. butelki, a teraz międzynarodowy zespół naukowców wykazał, że ten sam lejek jest również pomocny w efektywnym skupianiu światła.

Aczkolwiek lejków używanych przez naukowców nie znajdziecie w kuchni, ponieważ aby skupiać światło muszą być około 10.000 razy mniejsze od tych dobrze nam znanych.

W artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature Photonics naukowcy z Korei Południowej, Niemiec, i USA wyjaśniają, że udało im się skupić energię impulsów podczerwieni za pomocą nanolejka i wykorzystać tak skupioną energię do wygenerowania błysków skrajnego nadfioletu (EUV). Błyski, powtarzające się z częstotliwością 75 mln razy na sekundę, trwały zaledwie kilka femtosekund (jednostka czasu odpowiadająca jednej biliardowej sekundy).

Światło podlega konwersji, a długości fal składające się na światło mogą zmieniać się poprzez interakcje z materią, w których zarówno typ, jak i kształt materiału ma znaczenie dla konwersji częstotliwości. Zespołowi udało się zmodyfikować fale światła za pomocą nanolejka wykonanego ze srebra. Naukowcy przeprowadzili konwersję femtosekundowych impulsów laserowych w zakresie widmowym podczerwieni w femtosekundowe błyski światła w EUV.

Ultraktrótkie, pulsujące światło EUV jest wykorzystywane w fizyce laserowej do badania wnętrza atomów i molekuł, dlatego taka wiedza technologiczna umożliwi niedługo naukowcom pomiary ruchu elektronów w bardzo wysokiej rozdzielczości przestrzennej i czasowej.

Sercem eksperymentu był mały, mierzący zaledwie kilka mikrometrów i nieznacznie eliptyczny lejek, wykonany ze srebra i wypełniony gazem ksenonowym (Xe). Impulsy podczerwieni były wysyłane do wlotu lejka, skąd kierowały się do niewielkiego wylotu. Siły elektromagnetyczne światła powodują wahania gęstości elektronów wewnątrz lejka. Tutaj niewielki fragment metalowej powierzchni zostaje naładowany dodatnio, tam - ujemnie i tak na przemian, tworząc nowe pola elektromagnetyczne wewnątrz lejka, nazywane powierzchniowymi plazmonami polarytonami. Powierzchniowe plazmony polarytony przemieszczają się do wylotu lejka, gdzie jego stożkowy kształt doprowadza do skupienia ich pól.

Jeden z autorów raportu z badań, profesor Mark Stockman z Uniwersytetu Stanowego Georgia w USA powiedział: "Pole wewnątrz lejka może stać się kilkaset razy silniejsze od pola padającego światła podczerwonego. To silniejsze pole prowadzi do wytworzenia światła EUV w gazie Xe."

© Unia Europejska 2005 - 2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Park, I., et al. (2011) 'Plasmonic generation of ultrashort extreme-ultraviolet light pulses', Nature Photonics. DOI: 10.1038/NPHOTON.2011.258.