تخيل تركيبات مبتكرة ذات خصائص بصرية مذهلة ومثيرة للدهشة غير موجودة في الطبيعة - يتم إعدادها ببساطة عن طريق تبخير قطرات الجسيمات على السطح
وجد الباحثون طريقة لاستخدام الطبقات النانوية المنشطة بالضوء كوحدات بناء لأنظمة ثنائية وثلاثية الأبعاد يمكن استخدامها لتطوير أجهزة الاستشعار الكيميائية والليزر النانوي والمواد المبتكرة التي تستقبل الضوء. على غرار الطريقة التي يستخدم بها الطفل قطع الليغو لبناء أنظمة معقدة ثلاثية الأبعاد، يستخدم العلماء طريقة التجميع الذاتي الكيميائي المبتكرة هذه لإنشاء هياكل معقدة قادرة على التقاط الضوء وتخزينه ونشره. ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية Science.
"لقد استخدمنا هذه الطريقة لإعداد هيكل يتكون من سبع طبقات نانوية ينتج عنها نوع معين من نمط التشتت المعروف باسم "رنين الفانو"، يوضح أحد مؤلفي الورقة، بيتر نوردلاندر، أستاذ الفيزياء وعلم الفلك في جامعة رايس. "تنشأ هذه الأصداء من تأثيرات التداخل الخاصة لموجات الضوء، ولا تحدث إلا في المواد التي يصنعها الإنسان. ونظرًا لأن هذه المواد يتم تنظيمها بشكل مستقل، فمن السهل إعدادها، بحيث يمكن أن تؤدي إلى تطبيقات تجارية مهمة."
ونظرًا للطبيعة الفريدة لرنين الفانو، فإن المواد الجديدة قادرة على التقاط الضوء وتخزين الطاقة وتشتيت الإشعاع بطرق غير عادية غير موجودة في المواد الطبيعية. ويشير الباحثون إلى أن المواد الجديدة مناسبة بشكل مثالي لإعداد أجهزة استشعار كيميائية وبيولوجية حساسة للغاية. كما أنها قد تكون مفيدة في الليزر النانوي وتستخدم كمكونات في الدوائر الضوئية المطبوعة حيث ينتقل الضوء بدلاً من الكهرباء.
توقع الباحث نوردلاندر، المنظر الرائد عالميًا في مجال البلازمونات القائمة على الجسيمات النانوية، في عام 2008 أن البنية النانوية المكونة من سبع طبقات ستؤدي إلى رنين فانو. يوضح الباحث نوردلاندر أن المقالة التي توقعت هذه النتيجة هي التي دفعت أحد شركاء البحث الآخرين إلى محاولة إعداد الهيكل.
كما تم استخدام طريقة التجميع الذاتي المبتكرة التي تم تطويرها لتحضير هياكل نانوية مغناطيسية تحتوي على ثلاث طبقات. تم وصف الخصائص البصرية لهذه المواد في مقال نشر في مجلة Science، حيث تم الإبلاغ أيضًا عن كيف يمكن أن تؤدي هذه الطريقة إلى إنشاء هياكل ثلاثية الأبعاد أكثر تعقيدًا.
الطبقات النانوية، وهي لبنات البناء المستخدمة في البحث الجديد، أصغر بعشرين مرة من خلايا الدم الحمراء. وهي تشبه في شكلها كرات الشوكولاتة، ولكنها مطلية بالذهب بدلاً من الشوكولاتة، ولبها عبارة عن كرة زجاجية. ومن خلال تغيير حجم قلب الزجاج وسمك القشرة الذهبية، أنشأ الباحثون هياكل نانوية تتفاعل مع أطوال موجية فريدة من الإشعاع.
"الطبقات النانوية هي بالفعل واحدة من أكثر أنواع الجسيمات النانوية البلازمونية تنوعًا، وهذه الطريقة المبتكرة للتجميع الذاتي لإعداد هياكل معقدة ثنائية وثلاثية الأبعاد تضيف إلى ذلك ببساطة"، يوضح الباحث.
