Группа исследователей из США предложила методику создания больших по площади массивов периодических наноотверстий в металлических пленках на основе испарения металла при помощи шаблона из кремния, допускающего повторное применение. Предложенная технология, по мнению ученых, может ускорить исследования свойств таких массивов применительно к недавно открытому экстраординарному оптическому пропусканию.

После открытия чуть более 10 лет назад так называемого экстраординарного оптического пропускания, для развития методик биохимического зондирования, солнечной энергетики и спектроскопии комбинационного рассеяния ученые всего мира вплотную занялись исследованиями плазмонных массивов наноотверстий, в которых может происходить данное явление.

Эффект заключается в том, что в металлических пленках с наноотверстиями определенной структуры, вопреки ожиданиям, возможно пропускание световых волн. На сегодняшний день ученым известно, что данное явление связано с возникновением на поверхности металлического массива с наноотверстиями так называемых поверхностных плазмонов – полляритонов (коллективных возбуждений свободных носителей тока, т.е. электронов, вблизи поверхности металла).

Одна из основных проблем, с которыми им пришлось столкнуться ученым, исследовавшим данный эффект, заключается в сложностях, связанных с производством массивов металлических наноотверстий (по сравнению с аналогичными кремниевыми массивами, которые могут проектироваться буквально на атомарном уровне). На данный момент широко распространены только достаточно дорогая шаблонная литография и методика, основанная на идее травления. Но в идеальном случае ученые хотели бы воспроизводить на металле наноструктуры, которые на сегодняшний день свободно создаются из кремния. Это позволило бы им использовать в исследованиях все существующие на сегодняшний день работы в области обработки и структурирования кремния.

В качестве решения этой проблемы группа ученых из University of Minnesota-Twin Cities (США) предложила использовать методику, основанную на идее испарения металла «по шаблону» из кремния. Методика была предложена ранее другой научной группой для применения в задачах сканирующей туннельной микроскопии, и уже не раз хорошо показала себя на практике.

Однако американские исследователи оказались первыми, кто применил данную технологию для производства массивов наноотверстий в металлических пленках для последующего использования в изучении экстраординарного оптического пропускания.

Хотя техника и не была новой, ранее никто не пробовал с ее помощью производить большие по площади образцы. Своей работой американские ученые доказали, что это возможно. В качестве результата они представили металлический массив наноотверстий длиной порядка 1 см. При этом наноотверстия формировались в оптически-толстой (более 100 нм толщиной) металлической пленке. Кроме этого, исследователи показали, что разработанная ими структура может использоваться для биологических плазмонных датчиков, т.к. использованное ими серебро является биологически совместимым.