En una nueva publicación de Avances optoelectrónicos , investigadores dirigidos por el profesor Andrei V. Lavrinenko y el Dr. Pavel N. Melentiev del Departamento de Ingeniería Fotónica de DTU Fotonik, Universidad Técnica de Dinamarca, Lyngby, Dinamarca y el Grupo de Nanoplasmónica y Nanofotónica, Instituto de Espectroscopia RAS, Moscú, Rusia discute el control de la fotoluminiscencia mediante metamateriales hiperbólicos y metasuperficies.

Fotoluminiscencia, emisión de luz de materiales, incluida la fluorescencia, juega un papel importante en una amplia variedad de aplicaciones, desde detección e imágenes biomédicas hasta optoelectrónica. Por lo tanto, la mejora y el control de la fotoluminiscencia tiene un impacto inmenso tanto en la investigación científica fundamental como en las aplicaciones antes mencionadas. Entre varios esquemas nanofotónicos y nanoestructuras para mejorar la fotoluminiscencia, los autores de este artículo se centraron en un determinado tipo de nanoestructuras, metamateriales hiperbólicos (HMM) y metasuperficies. Los HMM son metamateriales altamente anisotrópicos, que producen intensos campos eléctricos localizados, conduciendo a interacciones mejoradas de luz-materia y control de la directividad de emisión. Los principales componentes básicos de los HMM son capas de metal y dieléctricas y / o trincheras y estructuras de nanocables metálicos, que puede estar hecho de metales nobles, óxidos conductores transparentes, y metales refractarios como elementos plasmónicos. Lo que es muy importante, por su estructura de HMM, son construcciones no resonantes que proporcionan una mejora de la fotoluminiscencia en amplios rangos de longitud de onda. Las metasuperficies hiperbólicas son variantes bidimensionales de HMM.

En esta revisión, los autores discuten el progreso actual en el control de la fotoluminiscencia con varios tipos de HMM y metasuperficies. Como las pérdidas son inevitables en el dominio óptico, También se discuten los HMM activos con medios de ganancia para la compensación de las pérdidas por absorción de las estructuras. Dichos HMM aumentan la fotoluminiscencia de las moléculas de tinte, puntos cuánticos, centros de vacantes de nitrógeno en diamantes, perovskitas y dicalcogenuros de metales de transición para longitudes de onda ópticas desde UV hasta infrarrojo cercano (λ =290–1000 nm). Mediante la combinación de materiales constituyentes y parámetros estructurales, un HMM puede diseñarse para controlar la fotoluminiscencia en términos de mejora, directividad de emisión, y estadísticas (emisión de fotón único, luz clasica, láser) en cualquier rango de longitud de onda deseado dentro de las regiones de longitud de onda visible e infrarroja cercana. Los sistemas basados ​​en HMM pueden servir como una plataforma robusta para numerosas aplicaciones, desde fuentes de luz hasta bioimagen y detección.