美國科學家最近利用金奈米微粒及液晶製造出第一個「電漿子菲諾(Fano)開關 」，由於能控制只讓特定波長的光反射或通過，因此很適合應用在彩色顯示器上做為主動式濾波器。這種開關可望取代傳統的有機顏料，解決有機顏料經過一段時間後會發生的光致褪色(photobleach，又稱光漂白)現象。
某些金屬微粒能與光產生強烈的交互作用，主要是靠表面電子集體振盪所形成的表面電漿子(surface plasmon)，而奈米電漿子學(nanoplasmonics)就是研究利用金屬奈米結構這種特性來製作微小光電元件的新興學門。上述由萊斯(Rice)大學的Naomi Halas與Stephan Link等人開發出的電漿子開關，就包含了特別設計且以電子束微影製作的金奈米微粒陣列。
陣列的每個單元是由七個較小的盤狀金粒子(nanodisk)環繞一個較大的半圓形粒子所組成。在特定的幾何結構下，表面電漿子具有寬頻的超輻射(superradiant)與窄頻的次輻射(subradiant)兩種能量模式，前者很容易被入射光激發，後者則否；當兩種模式的能量重合時，窄頻模式也可以透過與寬頻模式耦合而間接被入射光激發。這種能量交換過程導致被稱為「菲諾共振」的非對稱頻譜，在窄頻模式附近有一狹窄的透明區間，因而產生特定顏色。
由於中央的半圓形粒子破壞了陣列的對稱性，菲諾共振只在特定偏振方向的入射光才能被觀察到。這種對特定偏振光產生顏色的特性正好符合液晶顯示器的光開關需求。研究團隊將奈米微粒陣列置於液晶面板中，當對面板施加6 V的交流電壓時，其中一側的液晶分子因電場而旋轉90°度，由均勻向列相(homogeneous nematic phase)轉變為扭轉向列相(twisted nematic phase)。由於液晶是雙折射介質，由電壓造成的液晶相變導致奈米微粒陣列的散射光偏振方向被旋轉，因此可藉由電壓控制切換菲諾共振的強度，同時具有光開關及濾光片的功能。
相較於目前顯示器中用來作為彩色濾光片(color filter)的有機顏料有隨時間褪色的缺點，電漿子奈米結構要穩定得多，因此不僅可望取而代之，還能大幅增加彩色顯示器的壽命與亮度。
此團隊目前致力於開發能在更低電壓下運作的菲諾開關，同時進一步優化陣列的幾何結構以期在窄頻範圍中獲得更高的開關對比度。詳見Nano Lett.|DOI: 10.1021/nl302610v。
原始網站: http://nano.nchc.org.tw/
譯者:Jiun-Yi Lien(奇美電子)
責任編輯:蔡雅芝