Las nanoestructuras pueden aumentar enormemente la sensibilidad de los sensores ópticos, siempre que la geometría cumpla ciertas condiciones y coincida con la longitud de onda de la luz incidente. Esto se debe a que la nanoestructura local puede amplificar o reducir en gran medida el campo electromagnético de la luz. El HZBEl grupo de jóvenes investigadores "Nano-SIPPE" encabezado por la profesora Christiane Becker está trabajando para desarrollar este tipo de nanoestructuras. Las simulaciones por computadora son una herramienta importante para esto. El Dr. Carlo Barth del equipo de Nano-SIPPE ha identificado los patrones más importantes dedistribución de campo en una nanoestructura utilizando aprendizaje automático, y por lo tanto ha explicado muy bien los hallazgos experimentales por primera vez.
Puntos cuánticos en nanoestructuras
Las nanoestructuras fotónicas examinadas en este documento consisten en una capa de silicio con un patrón de agujeros regular recubierto con lo que se conoce como puntos cuánticos hechos de sulfuro de plomo. Excitados con un láser, los puntos cuánticos cercanos a las amplificaciones de campo local emiten mucha más luzque en una superficie desordenada. Esto permite demostrar empíricamente cómo interactúa la luz láser con la nanoestructura.
Diez patrones diferentes descubiertos por el aprendizaje automático
Para registrar sistemáticamente lo que sucede cuando los parámetros individuales de la nanoestructura cambian, Barth calcula la distribución tridimensional del campo eléctrico para cada conjunto de parámetros utilizando un software desarrollado en el Instituto Zuse de Berlín. Barth hizo analizar estas enormes cantidades de datos por otrosexplica los programas informáticos basados en el aprendizaje automático. "La computadora ha buscado en los aproximadamente 45,000 registros de datos y los ha agrupado en unos diez patrones diferentes", explica. Finalmente, Barth y Becker lograron identificar tres patrones básicos entre los cuales se amplifican los campos.en varias áreas específicas de los nanoholes.
Perspectivas: detección de moléculas individuales, por ejemplo, marcadores de cáncer
Esto permite optimizar las membranas de cristal fotónico basadas en la amplificación de excitación para prácticamente cualquier aplicación. Esto se debe a que algunas biomoléculas se acumulan preferentemente a lo largo de los bordes de los agujeros, por ejemplo, mientras que otras prefieren las mesetas entre los agujeros, dependiendo de la aplicación.geometría correcta y la excitación correcta por la luz, la amplificación máxima del campo eléctrico se puede generar exactamente en los sitios de unión de las moléculas deseadas. Esto aumentaría la sensibilidad de los sensores ópticos para marcadores de cáncer al nivel de moléculas individuales, por ejemplo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :