במערכות ננומטריות, פלזמונים משטחיים מקומיים (Localize Surface Plasmons, LSPs) ממלאים תפקיד מרכזי בהגברת שדות אלקטרומגנטיים ומאפשרים יצירת חללים פלזמוניים צפופים במיוחד – סביבה חיונית ליצירת צימוד חזק באינטראקציות אור-חומר. ננו-אנטנות בצורת עניבת פרפר מכסף ידועות ביכולתן להציג מצבים פלזמוניים שונים, ובהם גם מצבים בהירים היכולים להקרין קרינה אלקטרומגנטית לשדה רחוק וניתנים לעירור על ידי הקרנה של אור רגיל, ומצבים חשוכים שאינם מקרינים לשדה הרחוק ולכן אינם ניתנים לעירור באור רגיל.
מטרת עבודה זו הייתה לאפיין את המצבים הפלזמוניים החשוכים בננו-עניבות פרפר מכסף ולבחון את יתרונותיהם האפשריים ביחס למצבים הבהירים, תוך דגש על זמן החיים של הפלזמון, המהווה תכונה מרכזית ביצירת צימוד חזק.
לצורך כך, נוצרו מבני ננו-עניבת פרפר באמצעות שלל תהליכי ננו-פבריקציה, בניהם ליתוגרפית קרן אלקטרונים, ולאחר יצירת העניבות בוצעו מדידות EELS (Electron Energy Loss Spectroscopy) במיקרוסקופ אלקטרונים חודר, על מנת למדוד את המצבים הפלזמוניים. באמצעות ניתוח ספקטרום הפיזור, בוצעו התאמות לגרפים לורנציאניים, ומתוכם הופקו תדרי הרזוננס ורוחבי העקומותשל כל פלזמון – על פיהם הושוו זמני החיים.
הממצאים הראו שהמצבים החשוכים מתאפיינים בתדרי רזוננס גבוהים יותר, אך ברוחב עקומה צר משמעותית לעומת המצבים הבהירים, מה שמעיד על זמן חיים ארוך יותר. כלומר, חרף האנרגיה הגבוהה יותר של המצבים החשוכים, קצב הדעיכה שלהם איטי בהרבה, כנראה בשל היעדר מנגנון הקרינה לשדה הרחוק.
מסקנת המחקר היא שמצבים פלזמוניים חשוכים בננו-עניבת פרפר עשויים להיות עדיפים לצורך יצירת אינטראקציות אור-חומר חזקות, בזכות זמן החיים הממושך שלהם והשדה הקרוב החזק שהם יוצרים.
מחקר זה מתייחס לראשונה למצבים החשוכים בננו-עניבת פרפר, מעשיר את ההבנה במאפייניהם הדינמיים של מצבים אלה ברזולוציה ננומטרית, אשר יכולים להוביל לצימוד חזק בין אור לחומר, ופותח אפיקים חדשים לפיתוח חיישנים פלזמוניים רגישים וליישומים אופטיים מתקדמים המאפשרים בקרה מדויקת של השדה האופטי בקנה מידה ננומטרי.