[3분논문] 제16회 - 양자 터널링 플라즈몬

황용섭의 3분논문 제16회입니다.

총시간은 4분 43초입니다.

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# 논문표지

# 간단한 정보

글쓴이: Kevin J. Savage, Matthew M. Hawkeye, Ruben Esteban, Andrei G. Borisov, Javier Aizpurua & Jeremy J. Baumberg

제목: Revealing the quantum regime in tunnelling plasmonics

학술지: Nature 

발행년월: 2012년 11월

이어가기: http://dx.doi.org/10.1038/nature11653

# 용어

- quantum regime: 양자적 효과가 나타나는 범위. 고전적 전자기학 또는 역학으로 설명이 되지 않는 범위.

- AFM (Atomic Force Microscope): 원자 힘 현미경. 나노구조 특히 표면의 굴곡을 파악하는 용도로 흔히 사용한다.

# 발췌

1.

But for subnanometre gaps, coherent quantum tunnelling becomes possible and the system enters a regime of extreme non-locality in which previous classical treatments fail. 

2. 

Here, by simultaneously measuring both the electrical and optical properties of two gold nanostructures with controllable subnanometre separation, we reveal the quantum regime of tunnelling plasmonics in unprecedented detail.

# 그림

Figure 1: Formation and characterization of a nanoscale plasmonic cavity.

a, Scheme for simultaneous optical and electrical measurements of plasmonic cavity formed between two Au-coated tips, shown in dark-field microscope images (b) and false-colour scanning electron microscope image (c) of a typical tip, end radius R = 150 nm. d, Measured dark field scattering spectra from one inter-tip cavity at different cavity widths d. Plasmonic cavity resonances are labelled A–C.

Figure 2: Onset of quantum tunnelling in sub-nm plasmonic cavities.

a, b, Simultaneously measured electrical conductance (a) and dark-field optical back-scattering (b) with increasing force applied to the inter-tip cavity after snap-to-contact. Conductive contact (CC) indicates d = 0, with onset of quantum regime at d_QR. Lines track peak positions. c, Selected experimental spectra from the last 1 nm to contact in b, shown vertically shifted. d, Theoretical total scattering intensity from a tip–tip system incorporating quantum mechanical tunnelling. The threshold (at d_QR) indicates where quantum-tunnelling-induced charge screening overcomes the near-field capacitive interaction between plasmons. e, Theoretical scattering intensity as in d but using purely classical calculations.

# 결론

나노 금공 사이의 거리를 1나노미터보다 작은 수준까지 줄여가면서 스펙트럼을 측정했다는 것이 대단하다. 거기에 양자모형을 이용해 계산하여 실험을 잘 설명하였으니 매우 의미가 있는 결과라고 보여진다. 나노미터보다 작은 수준의 간격을 가지는 안테나 등 나노구조 연구에 양자적효과를 반드시 고려해야 하는 이유를 구체적으로 보여준 결과라서 앞으로 나노구조 연구가 더 까다로워질 것 같다.

# 같이 읽을 논문

3분논문 제2회에서 비슷한 내용의 논문을 다룬 적이 있다. 같이 읽어보면 더 좋겠다.

글쓴이: Jonathan A. Scholl, Ai Leen Koh & Jennifer A. Dionne
제목: Quantum plasmon resonances of individual metallic nanoparticles
학술지: Nature
발행년월: 2012년 3월
이어가기: http://dx.doi.org/10.1038/nature10904

끝.

2012년 11월 13일