Нанолинейка — это инструмент или метод , используемый в области « нанометрологии » для достижения точного контроля и измерений на наноуровне (т. е. нанометре, в миллиард раз меньшем, чем метр). Измерения чрезвычайно малых размеров требуют более сложных процедур, таких как манипулирование свойствами света ( плазмонных ) или ДНК для определения расстояний. На наноуровне материалы и устройства обладают уникальными свойствами, которые могут существенно влиять на их поведение. В таких областях, как электроника, медицина и биотехнология, где прогресс достигается благодаря манипулированию материей на атомном и молекулярном уровнях, наноразмерные измерения становятся необходимыми.
Нанолинейка также является инструментом, разработанным Массачусетским технологическим институтом с чрезвычайной точностью, достигаемой с помощью метода сканирующей интерференционной литографии (SBIL). Директор проекта Марк Л. Шаттенбург начал его с намерением помочь полупроводниковой промышленности, которая нуждается в таких устройствах, как компьютерные чипы , компоненты которых имеют размер нанометров, поэтому важно иметь инструмент, способный обеспечивать наноразмерную точность. Нанолинейка была разработана в Лаборатории космических нанотехнологий Института астрофизики и космических исследований Кавли Массачусетского технологического института. [1]
Поверхностный плазмонный резонанс (ППР) — это явление, при котором свободные электроны в металлах колеблются при освещении светом определенной длины волны (цвета) под определенным углом. Это колебание похоже на рябь, возникающую, когда камень бросают в пруд. Локализованный поверхностный плазмонный резонанс (LSPR) относится к концентрированной области SPR, обнаруженной на металлических наночастицах или металлах на наноуровне, что позволяет более точный анализ. Каждая наночастица будет иметь свой уникальный LSPR в зависимости от размера и геометрии частицы. Когда несколько наночастиц объединяются на нанометровых расстояниях, их LSPR взаимодействуют, что приводит к оптическим изменениям. LSPR очень чувствительны, и на них могут влиять различные факторы, включая плазмонную связь, окружающую диэлектрическую среду или расстояния. [2] Ученые наблюдают эти эффекты и анализируют данные, обычно в виде показателя преломления и сдвигов длины волны, для определения результатов измерений. [3]
Некоторые нанолинейки используют резонансы Фано , которые представляют собой асимметричные кривые, возникающие в результате интерференции множества электромагнитных волн. Эти резонансы обычно наблюдаются на определенных расстояниях, например, между наноструктурами золота (Au). Аналогично LSPR, резонансы Фано используются для измерений из-за их сильной чувствительности к изменениям, например, к расстояниям. Это позволяет проводить точные измерения с очень малыми расстояниями для анализа. В некоторых приложениях в поддержку резонансов Фано для нелинейных измерений используется генерация второй гармоники (ГВГ), нелинейный оптический процесс, при котором два фотона одной и той же частоты объединяются, чтобы генерировать один фотон с удвоенной частотой. Определенные наноструктуры (например, золотой нанодольмен с тремя золотыми наностержнями) могут демонстрировать сильные реакции ГВГ и приводить к определенным закономерностям излучения. Этот метод использовался для точного определения сложных трехмерных макромолекулярных объектов. [4]