FTMC mokslininkai pademonstravo hibridines plazmonines modas generuojančių gardelių formavimą lazeriu

Fizinių ir technologijos mokslų centro mokslininkai dr. Evaldas Stankevičius, Kernius Vilkevičius, dr. Mindaugas Gedvilas, Ernesta Bužavaitė-Vertelienė, prof. Algirdas Selskis ir prof. Zigmas Balevičius paskelbė mokslinę publikaciją „Direct Laser Writing for the Formation of Large-Scale Gold Microbumps Arrays Generating Hybrid Lattice Plasmon Polaritons in Vis-NIR Range“ prestižiniame žurnale „Advanced Optical Materials“ (internetinė nuoroda: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202100027).

Tyrimo tikslas buvo lazeriu suformuoti gardeles, generuojančias hibridines plazmonines modas. Suformuotos gardelės pasižymi hibridinėmis plazmoninėmis modomis regimojoje ir artimojoje infraraudonojoje srityje. Darbe pademonstruota, kad hibridinių plazmoninių modų vieta spektre priklauso nuo formuojamų gardelių periodo ir jų orientacijos erdvėje bei žadinančios spinduliuotės poliarizacijos ir kritimo kampo. Kiekvienos gardelės pagrindinis elementas yra tuščiaviduris aukso mikrogumbelis, kuris yra suformuojamas veikiant ploną aukso dangą aštriai sufokusuota lazerine spinduliuote.

a) Gardelės formavimo aukso dangoje iliustracija, naudojant tiesioginį lazerinį rašymą; b) ir c) Tiesioginio lazerinio rašymo būdu suformuotos aukso mikrogumbelių gardelės skirtingo didinimo skenuojančio elektroninio mikroskopo nuotraukos; d) Aukso mikrogumbelių skerspjūviai.

Tiesioginio lazerinio rašymo būdu suformuotų gardelių pavyzdžiai.

Pasak dr. Evaldo Stankevičiaus, dėl itin mažų periodinių paviršiaus nelygumų matmenų, gardelių, žadinančių hibridines plazmonines modas regimojoje ir artimojoje infraraudonojoje srityje, gamyba yra sudėtinga ir brangi. Įprastai tokios gardelės yra gaminamos pasitelkiant litografiją. Šiame darbe pademonstravome, kad mūsų naudojama lazerinė technologija gali būti puikia alternatyva litografiniams metodams. Mūsų atveju, gardelė yra formuojama skenuojant lazerio pluoštą pataškiui, sukeliant aukso dangoje lokalius šiluminius įtempius, dėl kurių dangoje susiformuoja mikrogumbeliai. Suformavus periodinį darinį sudarytą iš mikrogumbelių yra gaunama gardelė. Mūsų naudojamas metodas yra kur kas efektyvesnis, lyginant su litografija, nes gardelė yra formuojama tiesiai ant aukso dangos nenaudojant brangios vakuumą palaikančios įrangos.

Hibridines plazmonines modas generuojančios gardelės pasižymi didesniu optiniu jautrumu, todėl jų galimas praktinis pritaikymas yra gan platus. Tokios gardelės dėl savo kompaktiškumo gali būti plačiai naudojamos biojutikliuose nustatant navikus, antigenus, maiste esančius alergenus, tiriant vaistus bei baltymus, ląstelėse vykstančius procesus ar skirtingų molekulių adsorbcijos ir desorbcijos kinetikos stebėjimus. Be to, suformuotos gardelės dėl savo optinių savybių gali būti panaudotos mikroskopijoje, paviršiaus sustiprintos Ramano spektroskopijoje ar plazmoninių nanolazerių kūrime.

Padėka: Dr. Evaldas Stankevičius ir Kernius Vilkevičius dėkoja Mokslo, inovacijų ir technologijų agentūrai (MITA) už finansinę paramą vykdant projektą Nr. 01.2.2-MITA-K-702-09-0017.