A plazmonika a plazmonok fizikája, de mik azok a plazmonok? Már 2008 elején megírtuk, hogy fény segítségével és némi ügyeskedéssel a fém felületén lévő úgynevezett vezetési elektronokat hullámszerű mozgásra kényszeríthetjük, melyben sűrűsödések és ritkulások váltják egymást. Ezek hullámhossza pedig rövidebb a gerjesztő fény levegőben megfigyelt hullámhosszánál. A gerjesztett elektron és az általa létrehozott elektromos tér együtt a plazmon.

A plazmonok felhasználása nagyon sokrétű lehet, például egy nanoméretű fémgömb felületén is gerjeszthetők – ilyen gömböcskéket sorba rakva azok egymásnak adhatják át a gerjesztést, azaz hullámvezetőt alkotnak. Nanogömbök segítségével lencsét is létrehozhatunk, amely a plazmonfényt akár egy nanométeres tartományra lefókuszálhatja.

A talán legígéretesebb felhasználási terület a csipgyártás. Az optikai csipek eddig azért nem terjedtek el, mivel „túl nagyok”, hiszen a csipek elemeinek nagyobbaknak kell lenniük, mint nagyjából a fény hullámhossza. Ha például a látható fényt használjuk, akkor 300-400 nanométernél kisebb felbontást nem lehet elérni. Ennek viszont nincs értelme, hiszen az elektronikus csipek felbontása már 100 nanométer alatt van. Kroó Norbert szerint plazmontechnológiára alapozott csipeket 10-20 éven belül gyártani lehet –az egész attól függ, hogy a hagyományos csipek gyártói mikor térnek át erre.

Az új típusú fény másik érdekes tulajdonsága, hogy a félvezetőkhöz hasonlóan itt is létrehozható olyan sáv, amelyben az elektron nem mozoghat, így elvileg optikai tranzisztort készíthetünk. Az optikai csipek azért fontosak, mert segítségükkel tetszőleges információs és kommunikációs technológiai feladatokat ellátó rendszerek építhetők. Mivel a fény az elektromos áramnál legalább ötször gyorsabban terjed, ezért az optikai csip egy gyorsabb, s jóval nagyobb kapacitású eszköz lenne.

A plazmonok újabb alkalmazási területe a gyógyászat lehet. A houstoni Rice Egyetemen dolgozó, magyar származású Naomi Halas irányításával kidolgozott technológiával körülbelül 100 nanométernyi szigetelőgömböket tudnak előállítani. Ezeket vékony aranyréteggel borítják be, majd bejuttatják rákos szövetekbe. A gömböket megvilágító fény ezeken az aranybevonatú gömböcskéken lokalizált felületi plazmonokat hoz létre. Ezek óriási elektromos tere szétroncsolja a rákos sejteket. Mivel üvegszál segítségével, illetve infravörös fénnyel a fény bejuttatható a testbe, ott is el lehet roncsolni a daganatos szöveteket.

Az amerikai Élelmiszer- és Gyógyszer-engedélyezési Hivatal (FDA) engedélyt adott arra, hogy az eljárást embereken is kipróbálják, de a tesztek még nem értek véget.

Kroó Norbert munkatársaival azt kutatja, hogy plazmonok segítségével miként lehet az optikában nagy lézerek segítségével zajló folyamatokat lényegesen kisebb lézerekkel is véghezvinni. Emellett nagyon rövid lézerimpulzusokat is szeretnének előállítani. Amennyiben ezekkel gerjesztik a felületi plazmonokat, olyan elektronok szabadulnak fel, amelyek rövid impulzusokat adnak. E rövid impulzusok segítségével például molekulák reakciója is megfigyelhető.

A felhasználási lehetőségeknek még az elején tartunk, de Kroó Norbert szerint e tudományág fantasztikus eredményekkel kecsegtet.

Kapcsolódó cikkek: Túl átlátszó univerzum? | Elmeháború a háborgó elméről | Bevonat a Rózsadombról a lopakodó hajtóművére | Mesterséges fa szűrné a szén-dioxidot | Egy tonna hélium szivárgott el Genfben