PLASMONIC BOWTIE NANOLASER ARRAYS

 

"Plasmonic Bowtie Nanolaser Arrays". J. Y. Suh, C. H. Kim, W. Zhou, M. D. Huntington, D. T. Co, M. R. Wasielewski, T. W. Odom. NANOLETTERS. In press. DOI: 10.1021/nl303086r

Plasmonic lasers exploit strong electromagnetic field confinement at dimensions well below the diffraction limit. However, lasing from an electromagnetic hot spot supported by discrete, coupled metal nanoparticles (NPs) has not been explicitly demonstrated to date. We present a new design for a room-temperature nanolaser based on three-dimensional (3D) Au bowtie NPs supported by an organic gain material. The extreme field compression, and thus ultrasmall mode volume, within the bowtie gaps produced laser oscillations at the localized plasmon resonance gap mode of the 3D bowties. Transient absorption measurements confirmed ultrafast resonant energy transfer between photoexcited dye molecules and gap plasmons on the picosecond time scale. These plasmonic nanolasers are anticipated to be readily integrated into Si-based photonic devices, all-optical circuits, and nanoscale biosensors.

Los láseres plasmónicos hacen uso del confinamiento del campo electromagnético en dimensiones muy por debajo del límite de difracción. Sin embargo, hasta el día de hoy no ha sido demostrada la emisión de luz láser desde un punto electromagnético intenso soportado en nanopartículas metálicas acopladas y discretas. Se presenta un nuevo diseño para un nanoláser que funciona a temperatura ambiente basado en NPs con forma de moños tridimensionales (3D) de Au, soportados en un material orgánico con ganancia. La compresión extrema del campo, y en consecuencia, el volumen de modos ultrapequeños, produce oscilaciones láser en los puntos de separación de los moños con modos localizados de resonancia plasmónica en las separaciones de los moños 3D. Mediciones de absorción dependiente del tiempo confirman la transferencia ultrarrápida de energía resonante entre las moléculas de colorante fotoexcitadas y la separación de los plasmones en una escala temporal de picosegundos. Estos nanoláseres plasmónicos se podrán integrar en dispositivos fotónicos hechos de Si, en circuitos completamente ópticos y en biosensores nanométricos.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl303086r 

EVALUATION OF SOLUTION-PROCESSABLE CARBON-BASED ELECTRODES FOR ALL-CARBON SOLAR CELLS

 

"Evaluation of Solution-Processable Carbon-Based Electrodes for All-Carbon Solar Cells". M. P. Ramuz, M. Vosgueritchian, P. Wei, C. Wang, Y. Gao, Y. Wu, Y. Chen, Z. Bao. ACS NANO. In press. DOI: 10.1021/nn304410w

Carbon allotropes possess unique and interesting physical, chemical, and electronic properties that make them attractive for next-generation electronic devices and solar cells. In this report, we describe our efforts into the fabrication of the first reported all-carbon solar cell in which all components (the anode, active layer, and cathode) are carbon based. First, we evaluate the active layer, on standard electrodes, which is composed of a bilayer of polymer sorted semiconducting single-walled carbon nanotubes and C₆₀. This carbon-based active layer with a standard indium tin oxide anode and metallic cathode has a maximum power conversion efficiency of 0.46% under AM1.5 Sun illumination. Next, we describe our efforts in replacing the electrodes with carbon-based electrodes, to demonstrate the first all-carbon solar cell, and discuss the remaining challenges associated with this process.

Las formas alotrópicas del carbono poseen propiedades físicas, químicas y electrónicas únicas e interesantes que las vuelven atractivas para el desarrollo de la siguiente generación de celdas solares y dispositivos electrónicos. En este reporte se describen los esfuerzos realizados para la fabricación de la primer celda solar reportada hecha totalmente de carbono, cuyas componentes (ánodo, capa activa y cátodo) se basan en carbono. Primero se evaluó la capa activa sobre electrodos estándar, la cual está compuesta de una bicapa de polímero tipo semiconductor hecho de nanotubos de carbono de pared sencilla y de C₆₀. Esta capa activa hecha de carbono, con un ánodo de óxido de indio estaño estándar y un cátodo metálico, tiene una eficiencia de conversión de energía de 0.46% bajo iluminación solar AM1.5. Después se describen los esfuerzos realizados para reemplazar los electrodos con electrodos hechos a base de carbono, para demostrar la primer celda solar hecha completamente de carbono, y para discutir los retos vigentes asociados a este proceso.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn304410w 

DOORS OPEN DAY AT THE PHYSICS INSTITUTE UNAM - DÍA DE PUERTAS ABIERTAS EN EL INSTITUTO DE FÍSICA UNAM

November 15, 2012: Doors open day at the Physics Institute UNAM (Mexico City, Mexico), where sol-gel materials, nanoscience and photonics are part of its research topics.

Noviembre 15, 2012: Día de puertas abiertas en el Instituto de Física UNAM (Ciudad de México, México), donde los materiales sol-gel, la nanociencia y la fotónica son parte de sus temas de investigación.

http://www.fisica.unam.mx/dpa2012/

HIGH STRAIN RATE DEFORMATION OF LAYERED NANOCOMPOSITES

 "High strain rate deformation of layered nanocomposites". J. -H. Lee, D. Veysset, J. P. Singer, M. Retsch, G. Saini, T. Pezeril, K. A. Nelson, E. L. Thomas. NATURE COMMUNICATIONS 3, 1164 (2012). DOI: 10.1038/ncomms2166

Insight into the mechanical behaviour of nanomaterials under the extreme condition of very high deformation rates and to very large strains is needed to provide improved understanding for the development of new protective materials. Applications include protection against bullets for body armour, micrometeorites for satellites, and high-speed particle impact for jet engine turbine blades. Here we use a microscopic ballistic test to report the responses of periodic glassy-rubbery layered block-copolymer nanostructures to impact from hypervelocity micron-sized silica spheres. Entire deformation fields are experimentally visualized at an exceptionally high resolution (below 10 nm) and we discover how the microstructure dissipates the impact energy via layer kinking, layer compression, extreme chain conformational flattening, domain fragmentation and segmental mixing to form a liquid phase. Orientation-dependent experiments show that the dissipation can be enhanced by 30% by proper orientation of the layers.

Se requiere profundizar en el comportamiento mecánico de nanomateriales bajo la condición extrema de deformaciones y esfuerzos muy altos, para mejorar el entendimiento que permita el desarrollo de nuevos materiales protectores. Las aplicaciones incluyen armaduras para protección contra balas, para protección de satélites contra meteoritos, y para protección de las aspas de turbinas contra impactos de partículas a una alta velocidad. Aquí se usó una prueba balística microscópica, y se reportan las respuestas de nanoestructuras periódicas de vidrio-polímero organizadas en forma de capas por copolímeros de bloque, ante impactos de esferas de dióxido de silicio de tamaño micrométrico que se desplazan hipervelozmente. Se visualizaron experimentalmente las deformaciones completas de los campos con una resolución excepcionalmente alta (por debajo de los 10 nm) y se descubrió como es que la microestructura disipa la energía de impacto a través de la curvatura de las capas, su compresión, del aplanamiento conformacional extremo de las cadenas, de la fragmentación de dominios y del mezclado segmentado para la formación de una fase líquida. Los experimentos dependientes de la orientación muestran que la disipación puede incrementarse hasta un 30% cuando las capas están orientadas adecuadamente.

http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n10/full/ncomms2166.html 

EXCITATION ENHANCEMENT OF A QUANTUM DOT COUPLED TO A PLASMONIC ANTENNA

"Excitation Enhancement of a Quantum Dot Coupled to a Plasmonic Antenna". E. B. Ureña, M. P. Kreuzer, S. Itzhakov, H. Rigneault, R. Quidant, D. Oron, J. Wenger. ADVANCED MATERIALS. In press. DOI: 10.1002/adma.201202783

Plasmonic antennas are key elements to control the luminescence of quantum emitters. However, the antenna's influence is often hidden by quenching losses. Here, the luminescence of a quantum dot coupled to a gold dimer antenna is investigated. Detailed analysis of the multiply excited states quantifies the antenna's influence on the excitation intensity and the luminescence quantum yield separately. 

Las antenas plasmónicas son elementos clave para el control de la luminiscencia de emisores cuánticos. Sin embargo, la influencia de las antenas frecuentemente queda oculta por pérdidas debidas a inhibición. Aquí se investiga la luminiscencia de un punto cuántico acoplado a una antena dímero de oro. El análisis detallado de los múltiples estados excitados cuantifica, por separado, la influencia de la antena en la intensidad de excitación y la eficiencia cuántica de luminiscencia. 

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201202783/abstract