Méret: 100%
Egy új nanotudomány: Plazmonika
2012, november 9 - 20:09 | MEBT Főszerkesztő
Magyar kutatók járnak az élen az
"új típusú fény" kutatásában
A plazmatévék nevéből ismert jelenség kutatásáról rendezett konferencia kapcsán: Növekszik az "új típusú fény", az úgynevezett felületi plazmonok iránt az érdeklődés, amelyek sok területen, de mindenekelőtt a számítástechnikában és a gyógyászatban nyerhetnek alkalmazást - hangsúlyozta Kroó Norbert fizikus, a Magyar Tudományos Akadémia korábbi alelnöke.
Az akadémikus abból az alkalomból nyilatkozott az MTI-nek, hogy a kínai Csingtaóban rendezett nagyszabású nemzetközi nanotudományi konferencia öt főelőadásának egyikét tartotta kutatásairól. A 8,7 millió lakosú csingtaói gazdasági övezet kormánya tudományos és technológiai tanácsadójává nevezte ki Kroó Norbertet.
"Az idén második alkalommal megrendezett konferencia Ázsia legjelentősebb, a nanotudományoknak szentelt tanácskozása" - közölte a fizikus, kifejtve, hogy világszerte növekszik az érdeklődés a nanotudományok és alkalmazások iránt, hiszen a jövő technológiájáról van szó.
"Jelen voltak például napelemes szakemberek, akik a legújabb fejlesztésekről beszéltek. A hajlékony, polimer napelem hatásfoka körülbelül 6 százalékos, ám ha kis arany- vagy ezüstgömböket raknak a felületére, az effektivitása csaknem megháromszorozódik, eléri a 17 százalékot. Ez azt jelenti, hogy a nanogömböcskék kis területre összegyűjtik a napenergiát, ott óriási teret hoznak létre, ezáltal nagy hatásfokot elérve. Míg régebben a fókuszálást lencsékkel végezték, itt feladatukat a nanométeres tartományban a kis gömböcskék veszik át. Sokkal olcsóbb, egyszerűbb és jobb hatásfokú az eljárás" - magyarázta.
Kroó Norbert előadásának A mélyben is bőséggel van fény címet adta. "Ez azért érdekes, mert a klasszikus optika szerint normál fény nem lehet a nanométerek tartományában, viszont a plazmonok ott is léteznek" - jegyezte meg az akadémikus.
Ismertetése szerint a felületi plazmonok a fém felületén lévő vezetési elektronoknak a lézerfény segítségével gerjesztett hullámszerű mozgása, amelyben sűrűsödések és ritkulások váltják egymást, és azok hullámhossza rövidebb a gerjesztő fény hullámhosszánál. A "normál" fény esetében a hullámhossz szab határt az optikai rendszerek felbontóképességének, mivel ha két pont közelebb van egymáshoz, mint a hullámhossznak nagyjából a fele, az egy pontnak látszik, a fizikus által "új típusú fénynek" nevezett felületi plazmonok esetében viszont nincs difrakciós limit.
"Az idén második alkalommal megrendezett konferencia Ázsia legjelentősebb, a nanotudományoknak szentelt tanácskozása" - közölte a fizikus, kifejtve, hogy világszerte növekszik az érdeklődés a nanotudományok és alkalmazások iránt, hiszen a jövő technológiájáról van szó.
"Jelen voltak például napelemes szakemberek, akik a legújabb fejlesztésekről beszéltek. A hajlékony, polimer napelem hatásfoka körülbelül 6 százalékos, ám ha kis arany- vagy ezüstgömböket raknak a felületére, az effektivitása csaknem megháromszorozódik, eléri a 17 százalékot. Ez azt jelenti, hogy a nanogömböcskék kis területre összegyűjtik a napenergiát, ott óriási teret hoznak létre, ezáltal nagy hatásfokot elérve. Míg régebben a fókuszálást lencsékkel végezték, itt feladatukat a nanométeres tartományban a kis gömböcskék veszik át. Sokkal olcsóbb, egyszerűbb és jobb hatásfokú az eljárás" - magyarázta.
Kroó Norbert előadásának A mélyben is bőséggel van fény címet adta. "Ez azért érdekes, mert a klasszikus optika szerint normál fény nem lehet a nanométerek tartományában, viszont a plazmonok ott is léteznek" - jegyezte meg az akadémikus.
Ismertetése szerint a felületi plazmonok a fém felületén lévő vezetési elektronoknak a lézerfény segítségével gerjesztett hullámszerű mozgása, amelyben sűrűsödések és ritkulások váltják egymást, és azok hullámhossza rövidebb a gerjesztő fény hullámhosszánál. A "normál" fény esetében a hullámhossz szab határt az optikai rendszerek felbontóképességének, mivel ha két pont közelebb van egymáshoz, mint a hullámhossznak nagyjából a fele, az egy pontnak látszik, a fizikus által "új típusú fénynek" nevezett felületi plazmonok esetében viszont nincs difrakciós limit.
A felületi plazmonok másik tulajdonsága, hogy a viszonylag nagy térfogatban lévő elektromágneses sugárzást igen kis felületre összpontosítják, ezáltal óriási mértékben megnövekszik az elektromágneses tér erőssége. E tulajdonságnak köszönhetően nagyon érzékeny szenzorokat lehet előállítani a biológiai és orvosi diagnosztika, valamint terápia céljára. A felületi plazmonoknál ugyancsak létezik az elektronikus tranzisztoroknál ismert tiltott sáv, amelyben nem mozoghatnak; ennek köszönhetően olcsó és hatékony optikai tranzisztorok hozhatók létre, amelyek elterjedését eddig a difrakciós limit gátolta.
"Az alapjelenségekről beszéltem, ami azt jelenti, hogy van néhány olyan tulajdonságuk a plazmonoknak, amelyek sok lehetőséget nyitnak meg: egyrészt azzal, hogy ilyen kis tartományokban is léteznek, másrészt, hogy lézeres gerjesztésnél a nagy térfogat energiája kis térfogatban összpontosul. A plazmonoknak vannak kvantumos tulajdonságaik is, ami új dolog, és potenciálisan kvantumszámítógép alapja is lehet" - összegezte Kroó Norbert.
Plazmonnal a rák ellen
Fény segítségével egy fém felületén lévő úgynevezett vezetési elektronokat hullámszerű mozgásra lehet kényszeríteni, amelyben sűrűsödések és ritkulások váltják egymást. Ezek hullámhossza rövidebb a gerjesztő fény hullámhosszánál. Ezt az új típusú fényt nevezik felületi plazmonnak. Az ezzel foglalkozó tudomány a plazmonika.
Kroó Norbert munkatársaival az MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézetben a világon másodikként kezdett el foglalkozni az új típusú fénynek nevezett felületi plazmonokkal.
A fény hullámhossza határt szab az optikai rendszerek felbontóképességének, hiszen ha két pont közelebb van egymáshoz, mint a hullámhossz fele, az egy pontnak látszik; ez a difrakciós limit azonban nem vonatkozik az új típusú fényre, amelyben tetszőlegesen közeli pontokat is fel lehet oldani. „Ennek köszönhetően rohamosan terjed a felületi plazmonok alkalmazása, amelyek egyaránt felhasználhatók rákos daganatok elpusztítására, az információs technológiákban vagy a kémia területén” - nyilatkozta az alkalmazási lehetőségekről az MTA alelnöke.
Kroó Norbert munkatársaival az MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézetben a világon másodikként kezdett el foglalkozni az új típusú fénynek nevezett felületi plazmonokkal.
A fény hullámhossza határt szab az optikai rendszerek felbontóképességének, hiszen ha két pont közelebb van egymáshoz, mint a hullámhossz fele, az egy pontnak látszik; ez a difrakciós limit azonban nem vonatkozik az új típusú fényre, amelyben tetszőlegesen közeli pontokat is fel lehet oldani. „Ennek köszönhetően rohamosan terjed a felületi plazmonok alkalmazása, amelyek egyaránt felhasználhatók rákos daganatok elpusztítására, az információs technológiákban vagy a kémia területén” - nyilatkozta az alkalmazási lehetőségekről az MTA alelnöke.
A magyar származású Naomi Halas, a Rice Egyetem professzora már a gyógyításban kúraszerűen is alkalmazza a felületi plazmonokat, kemoterápiával együtt. Ennek során szigetelő gömböcskéket vonnak be arannyal, majd a véráramon keresztül eljuttatják azokat a daganatba, amelyet megvilágítanak. A fény a gömböcskéken lokalizált felületi plazmonokat hoz létre. Ezek óriási elektromos tereket képviselnek, amelyek szétroncsolják a rákos szöveteket.
Az optikában használatos lencsék nem tökéletesek. Több lencsét kell egy fényképezőgépben összerakni, hogy mindenféle korrekciót végre lehessen hajtani - színkorrekciót, térbeli torzítási korrekciót. A felületi plazmonokból ellenben ideális lencsét lehet alkotni.
Az optikában használatos lencsék nem tökéletesek. Több lencsét kell egy fényképezőgépben összerakni, hogy mindenféle korrekciót végre lehessen hajtani - színkorrekciót, térbeli torzítási korrekciót. A felületi plazmonokból ellenben ideális lencsét lehet alkotni.
Forrás: http://richpoi.com/cikkek/tudomany/magyar-kutatok-jarnak-az-elen-az-uj-tipusu-feny-kutatasaban.html (2012 november 08, csütörtök - 11:08 )