Plasmon-driven nanowire actuators for on-chip manipulation.
Plasmon-driven nanowire actuators for on-chip manipulation.
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用于片上操作的等离激元驱动的纳米线致动器
DOI：
10.1038/s41467-020-20683-2
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发表时间：
2021-01-15
影响因子：
16.6
通讯作者：
Gu F
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Linghu S;Gu Z;Lu J;Fang W;Yang Z;Yu H;Li Z;Zhu R;Peng J;Zhan Q;Zhuang S;Gu M;Gu F
化学合成的金属纳米线是下一代光子集成电路的重要组成部分，但由于纳米线在非液体环境中与衬底具有很强的粘附性，因此缺乏可控和精确的操作方法，将严重阻碍其在单片集成中的技术实现。在这里，我们证明了这种障碍可以通过我们提出的类似蚯蚓的蠕动爬行运动机制来消除，该机制基于等离子体驱动的金属纳米线在非液体环境中的协同膨胀、摩擦和收缩。瞬变激发的表面等离子体大大增强了金属纳米线的加热效应，从而产生表面声波来驱动纳米线沿着二氧化硅微纤维爬行。具有亚纳米级定位精度、低驱动功率、自动平行泊车等优点。我们进一步演示了芯片上的操作，包括运输，定位，定向和分选，具有原位操作，高选择性和广泛的通用性。我们的工作为在单个芯片上实现各种功能化光子元件的完全协整铺平了道路。
Chemically synthesized metal nanowires are promising building blocks for next-generation photonic integrated circuits, but technological implementation in monolithic integration will be severely hampered by the lack of controllable and precise manipulation approaches, due to the strong adhesion of nanowires to substrates in non-liquid environments. Here, we demonstrate this obstacle can be removed by our proposed earthworm-like peristaltic crawling motion mechanism, based on the synergistic expansion, friction, and contraction in plasmon-driven metal nanowires in non-liquid environments. The evanescently excited surface plasmon greatly enhances the heating effect in metal nanowires, thereby generating surface acoustic waves to drive the nanowires crawling along silica microfibres. Advantages include sub-nanometer positioning accuracy, low actuation power, and self-parallel parking. We further demonstrate on-chip manipulations including transporting, positioning, orientation, and sorting, with on-situ operation, high selectivity, and great versatility. Our work paves the way to realize full co-integration of various functionalized photonic components on single chips.
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