(a) Esquemas de la nanoantena cargada con QD excitada por un haz de luz de polarización controlada. (b) Dispersiones espectrales simuladas y distribuciones espaciales de las respuestas de campo local bajo excitación polarizada x y polarizada y. (C, d) Dispersiones espectrales simuladas de respuestas de campo local bajo excitación polarizada elípticamente. Los espectros exhiben formas de línea de Fano con parámetro de asimetría de Fano ajustable q y caídas de Fano casi desaparecidas. Las distribuciones de campo local muestran que en las inmersiones de Fano, el punto caliente en el nanogap se puede convertir en un punto frío. Crédito:Juan Xia, Jianwei Tang, Fanglin Bao, Yongcheng Sun, Colmillo de Maodong, Guanjun Cao, Julian Evans, y navegando él
Las nanoantenas ópticas pueden convertir la luz que se propaga en campos locales. Las respuestas de campo local pueden diseñarse para exhibir características no triviales en el espacio, dominios espectrales y temporales. Las interferencias de campo local juegan un papel clave en la ingeniería de respuestas de campo local. Controlando las interferencias de campo local, Los investigadores han demostrado respuestas de campo local con varias distribuciones espaciales, dispersiones espectrales y dinámica temporal. Se han utilizado diferentes grados de libertad de la luz de excitación para controlar las interferencias de campo local, como la polarización, forma y posición del haz, y dirección de incidencia. A pesar del notable progreso, lograr interferencias de campo local totalmente controlables sigue siendo un gran desafío. Una interferencia de campo local totalmente controlable debe ser controlable entre una interferencia constructiva y una interferencia destructiva completa. Esto traería un beneficio sin precedentes para la ingeniería de respuestas de campo local.
En un nuevo artículo publicado en Ciencias de la luz y aplicaciones , un equipo de científicos de China, dirigido por el profesor Sailing He de la Universidad de Zhejiang y el profesor Jianwei Tang de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, han demostrado experimentalmente que, basándose en una interferencia de campo local totalmente controlable diseñada en el nanogap de una nanoantena, un punto caliente de campo local se puede convertir en un punto frío, y la dispersión espectral de la respuesta del campo local puede exhibir formas de línea Fano dinámicamente ajustables con caídas de Fano casi desapareciendo. Simplemente controlando la polarización de excitación, el parámetro de asimetría de Fano q se puede ajustar de valores negativos a positivos, y en consecuencia, la inmersión de Fano se puede sintonizar en una amplia gama de longitudes de onda. En las inmersiones de Fano, la intensidad del campo local se suprime fuertemente hasta ~ 50 veces.
La nanoantena es un dímero asimétrico de nanobarras de oro coloidal, con un nanogap entre las nanobarras. La respuesta de campo local en el nanogap tiene las siguientes características:Primero, un campo local puede ser excitado por ambas polarizaciones ortogonales; segundo, la polarización de campo local tiene una dependencia insignificante de la polarización de excitación; tercera, la respuesta de campo local es resonante para una polarización de excitación, pero no resonante para la polarización de excitación ortogonal. Las dos primeras características hacen que las interferencias de campo local sean totalmente controlables. La tercera característica permite además respuestas de campo local en forma de Fano.
Para el estudio experimental de las respuestas de campo local, es crucial sondear los campos locales en posiciones espectrales y espaciales específicas. Los científicos utilizan un solo punto cuántico como un pequeño sensor para sondear el espectro de campo local en el nanogap de la nanoantena. Cuando el punto cuántico se coloca en el campo local, está emocionado por el campo local, y su intensidad de fotoluminiscencia puede revelar la respuesta de campo local mediante la comparación con su intensidad de fotoluminiscencia excitada directamente por la luz incidente.
(a) Imagen AFM de la nanoantena cargada con QD fabricada. Recuadro superior:imagen TEM de GNR (barra de escala, 50 nm); Recuadro inferior:imagen TEM de un QD encapsulado en sílice (barra de escala, 30 nm). (b) Respuestas espectrales de campo local bajo excitación polarizada xey. (c) Respuestas espectrales de campo local bajo excitaciones polarizadas elípticamente. Los espectros pueden ajustarse mediante formas lineales de Fano con valores q dados. Las inmersiones de Fano tienen respuestas casi desvanecidas, donde la intensidad del campo local se puede suprimir fuertemente hasta ~ 50 veces, lo que implica que el punto caliente en el nanogap se puede convertir en un punto frío. Crédito:Juan Xia, Jianwei Tang, Fanglin Bao, Yongcheng Sun, Colmillo de Maodong, Guanjun Cao, Julian Evans, y navegando él
Se necesitan excelentes técnicas de fabricación para fabricar una nanoantena tan pequeña y colocar el sensor de puntos cuánticos en el nanogap. Los científicos usan la punta afilada de un microscopio de fuerza atómica (AFM) para hacer este trabajo, empujando nanopartículas juntas sobre un sustrato de vidrio.
Los científicos resumieron la relevancia de su trabajo:"Convertir un punto caliente de campo local en un punto frío expande significativamente el rango dinámico para la ingeniería de campo local. Las respuestas demostradas de campo local en forma de Fano de bajo fondo y dinámicamente sintonizables pueden contribuir como elementos de diseño a la caja de herramientas para el espacio, Ingeniería de campo local espectral y temporal ".
"Más importante, el bajo fondo y la alta capacidad de sintonización de las formas de línea de Fano indican que las interferencias de campo local pueden hacerse totalmente controlables. Dado que las interferencias de campo local juegan un papel clave en el espacio, ingeniería espectral y temporal de las respuestas de campo local, Esta conclusión alentadora puede inspirar aún más diversos diseños de respuestas de campo local con distribuciones espaciales novedosas, dispersiones espectrales y dinámica temporal, que puede encontrar aplicación en nanoscopia, espectroscopia, control cuántico nano-óptico y nanolitografía ".
