Esquema de la electrodinámica del disco de permalloy magnético desnudo (Py-DI) que genera un dipolo eléctrico (pO) desencadenado por el campo eléctrico Ei de una radiación electromagnética polarizada linealmente incidente y un dipolo eléctrico activado magneto-ópticamente (pMO) por un campo magnético H. pO y pMO de la nanoantena Py dentro de la nanocavidad del disco de anillo no concéntrico (NRCD) se mejoran (en un factor de ~ 5) con respecto a un disco Py desnudo por hibridación con el modo oscuro del anillo de oro (Au- RHODE ISLAND). Esto se representa cualitativamente por el tamaño relativo de los dipolos eléctricos pO y pMO en el Py-DI, y en el NCRD. En la nanocavidad NCRD, la hibridación genera un modo multipolar híbrido con un componente dipolar dipolar débil pO '. En el sistema Py-DI, tanto pO como pMO son generados por modos LPR radiantes (brillantes) y el cambio de polarización resultante inducido por H en la radiación reflejada, Er, está determinada por su relación (MOA \ alpha | pMO | / | pO |). La gran mejora del cambio de polarización inducido por H en el sistema NCDR es una consecuencia del carácter de baja radiación del modo multipolar híbrido debido al componente dipolar débil pO ', mientras que el pMO está fuertemente reforzado y tiene un carácter radiante. Crédito:Alberto López-Ortega, Mario Zapata-Herrera, Nicolò Maccaferri, Matteo Pancaldi, Mikel García, Andrey Chuvilin, y Paolo Vavassori
La nanofotónica utiliza la polarización de la luz como portador de información en las comunicaciones ópticas, sintiendo e imágenes. Igualmente, el estado de polarización de la luz juega un papel clave en la transferencia fotónica de información cuántica. En este marco, Los nanodispositivos ópticos que permiten la manipulación dinámica de la polarización de la luz a nanoescala son componentes clave para futuras aplicaciones nanofotónicas.
Los materiales magnéticos exhiben la llamada actividad magnetoóptica (MO), que surgen del acoplamiento espín-órbita de electrones, lo que da como resultado una modulación de polarización e intensidad inducida por un campo magnético débil (en el orden de mrads) de la luz reflejada y transmitida.
Magneto-plasmónicos explora nanoestructuras y metamateriales que combinan las fuertes mejoras locales de los campos electromagnéticos producidos por excitaciones de plasmones localizados, es decir., oscilaciones colectivas de los electrones casi libres, con la actividad MO inherente del constituyente magnético para mejorar la modulación de polarización inducida por el campo magnético que de otro modo sería débil.
Hasta ahora, la mayoría de los estudios sobre magneto-plasmónicos se centraron en la excitación de resonancias plasmónicas dipolares localizadas brillantes (es decir, radiantes), conocidos como LPR, para amplificar la respuesta MO. En efecto, Las estructuras de metales nobles / ferromagnéticos híbridos diméricos y multicapa, así como las nanoantenas puramente ferromagnéticas, han demostrado la posibilidad de controlar y amplificar las propiedades del MO a través de excitaciones plasmónicas. Por ejemplo, considerando el caso arquetípico de una nanoantena magneto-plasmónica circular en forma de disco, la radiación incidente de longitud de onda adecuada excita un LPR. Cuando la nanoantena es "activada" por un campo magnético (H), un segundo LPR es inducido por la actividad MO inherente. Este LPR inducido por MO (o MOLPR) es impulsado por el LPR en una dirección ortogonal tanto a H como a LPR. La relación entre el MOLPR y el LPR corresponde a la relación entre la respuesta de dipolos eléctricos radiantes ortogonales que determinan el cambio de polarización inducido por campo magnético de la luz reemitida.
Sin embargo, la generación de un gran dipolo eléctrico inducido por MO asociado con el MOLPR resulta de una mejora paralela del dipolo eléctrico asociado con el LPR. La excitación simultánea del LPR, irradiar luz con la polarización incidente, y MOLPR, irradiar luz con una polarización ortogonal a la radiación incidente, limita la mejora máxima alcanzable del cambio activado por campo magnético en la polarización de la luz reflejada y transmitida. Debido a esta limitación de la mejora de MO explotando resonancias dipolares brillantes, se han observado experimentalmente amplificaciones de hasta aproximadamente 1 orden de magnitud de la respuesta de MO, que no son suficientes para aplicaciones prácticas de magneto-plasmónicos a nanofotónica activa y óptica plana.
En un nuevo artículo publicado en Ciencias de la luz y aplicaciones , un equipo internacional liderado por el Centro de Investigación Cooperativa de Nanociencia, CIC Nanogune, España, había propuesto y demostrado una estrategia para superar la limitación antes mencionada basada en la excitación de modos oscuros multipolares híbridos de alto orden como un medio viable y poderoso para amplificar la actividad magneto-óptica de nanoantenas magneto-plasmónicas y lograr un control activo sin precedentes de la polarización de la luz bajo un campo magnético. Los autores habían diseñado una nanoestructura no concéntrica de disco magneto-plasmónico / anillo plasmónico roto con simetría para permitir la excitación de la luz en el espacio libre de los modos oscuros multipolares en el anillo plasmónico, así como su hibridación con la resonancia plasmónica dipolar del anillo plasmónico. disco magneto-plasmónico, conduciendo a un modo híbrido multipolar.
La gran amplificación de la respuesta MO de nuestra nanocavidad es el resultado de un MOLPR radiante fuertemente mejorado, que es impulsado por la resonancia multipolar híbrida de baja radiación en lugar de un LPR brillante. De esta manera se logra la amplificación de la luz irradiada de la respuesta MO fuertemente amplificada evitando una gran mejora simultánea de la luz irradiada con la polarización incidente.
