Extraordinär optisk överföring
Extraordinär optisk överföring ( EOT ) är fenomenet med kraftigt förbättrad överföring av ljus genom en subvåglängdsöppning i en annars ogenomskinlig metallfilm som har mönstrats med en regelbundet upprepande periodisk struktur. Generellt när ljus med en viss våglängd faller på en subvåglängdsöppning, diffrakteras det isotropiskt i alla riktningar jämnt, med minimal fjärrfältstransmission . Detta är förståelsen från klassisk bländarteori som beskrivs av Bethe . I EOT gör den regelbundet upprepade strukturen emellertid att mycket högre överföringseffektivitet kan inträffa, upp till flera storleksordningar större än vad som förutsägs av klassisk bländarteori. Den beskrevs första gången 1998.
Detta fenomen som analyserades fullständigt med en mikroskopisk spridningsmodell tillskrivs delvis närvaron av ytplasmonresonanser och konstruktiv interferens . En ytplasmon (SP) är en kollektiv excitation av elektronerna i korsningen mellan en ledare och en isolator och är en av en serie interaktioner mellan ljus och en metallyta som kallas Plasmonics .
För närvarande finns det experimentella bevis för EOT utanför det optiska området. Analytiska tillvägagångssätt förutsäger också EOT på perforerade plattor med en perfekt ledaremodell . Hål kan i viss mån efterlikna plasmoner i andra delar av det elektromagnetiska spektrumet där de inte finns. Då är det plasmoniska bidraget en mycket speciell egenhet hos EOT-resonansen och bör inte tas som det huvudsakliga bidraget till fenomenet. Nyare arbete har visat ett starkt bidrag från överlappande evanescent vågkoppling , vilket förklarar varför ytplasmonresonans förstärker EOT-effekten på båda sidor av en metallisk film vid optiska frekvenser, men står för överföringen av terahertzområdet.
Enkla analytiska förklaringar av detta fenomen har utarbetats, som betonar likheten mellan arrayer av partiklar och arrayer av hål, och fastställer att fenomenet domineras av diffraktion .
Ansökningar
EOT förväntas spela en viktig roll i skapandet av komponenter i effektiva fotoniska integrerade kretsar (PIC). Fotoniska integrerade kretsar är analoga med elektroniska kretsar men baserade på fotoner istället för elektroner.
Ett av de mest banbrytande resultaten kopplat till EOT är möjligheten att implementera ett vänsterhänt metamaterial (LHM) genom att helt enkelt stapla håluppsättningar.
EOT-baserad kemisk och biologisk avkänning (till exempel förbättrad ELISA-baserad antikroppsdetektion) är ett annat stort forskningsområde. Ungefär som i en traditionell ytplasmonresonanssensor varierar EOT-effektiviteten med våglängden på det infallande ljuset och värdet på vågvektorkomponenten i planet. Detta kan utnyttjas som ett sätt att omvandla kemiska bindningshändelser genom att mäta en förändring i den lokala dielektricitetskonstanten (på grund av bindning av målarten) som en förändring i den spektrala platsen och/eller intensiteten av EOT-toppen. Variation av hålets geometri förändrar den spektrala placeringen av EOT-toppen så att de kemiska bindningshändelserna kan detekteras optiskt vid en önskad våglängd. EOT-baserad avkänning erbjuder en viktig fördel jämfört med en Kretschmann-stil SPR kemisk sensor, den att vara en enhet i nanometer-mikrometerskala; den är därför särskilt mottaglig för miniatyrisering.