Работа устройства основана на эффекте, известном как неупругое туннелирование электронов, сообщает Phys.org. Он заключается в том, что электроны пересекают потенциальный барьер, теряя при этом часть энергии в виде фотонов.

Ранее попытки использовать туннелирование электронов для создания сверхмалых источников света оказывались неудачными. Их эффективность не превышала нескольких сотых долей процента. Причина в том, что только небольшая часть электронов может неупруго туннелировать, порождая свет.

Устройство, разработанное калифорнийскими исследователями, повышает эффективность туннелирования примерно до 2%.

Они создали крошечную структуру из двух кубических монокристаллов серебра, соединенных одной гранью. Между соприкасающимися гранями расположен изолятор из полимера — поливинилпирролидона.

Когда на кубы подается напряжение, электроны туннелируют через слой изолятора, отдавая энергию поверхностным электромагнитным волнам, которые движутся по границе металл-диэлектрик и преобразуются в свет. Форма серебряных кристаллов делает этот процесс более эффективным, превращая устройство в высококачественную оптическую антенну.

Главный секрет успеха — соединение металлических кристаллов по грани, а не по поверхностям, как это было в предыдущих вариантах устройства. Меньший зазор для туннелирования повышает количество энергии, преобразованной в фотоны.

Хотя КПД устройства удалось значительно повысить, этого все еще недостаточно для практического применения технологии. Тем не менее, исследователи уверены, что движутся в правильном направлении. Они намерены продолжить эксперименты с новыми химическими соединениями и геометрическими формами.

Нанотехнологические решения можно использовать не только в технике, но и в медицине. Например, исследователи из США разработали технологию, которая позволяет быстро улавливать и обнаруживать молекулы, ДНК и вирусы. Она основана на прохождении света через тончайший лист золотой пленки. Возникающий резонанс заставляет молекулы концентрироваться на поверхности пленки и делает их доступными для изучения.