Las resonancias de celosía de superficie plasmónica (SLR) soportadas por matrices de nanopartículas metálicas tienen muchos méritos, como fuertes mejoras de campo extendidas a grandes volúmenes, así como una larga vida útil, anchos de línea estrechos, dispersión dependiente del ángulo, y una amplia gama de sintonización de longitudes de onda.

Para mejorar el rendimiento de los dispositivos nanofotónicos basados ​​en SLR, como los nanoláseres, dispositivos ópticos no lineales, y sensores ópticos, Se ha realizado un gran esfuerzo para mejorar los factores de calidad de las SLR.

Un grupo de investigación dirigido por el Dr. Li Guangyuan de los Institutos de Tecnología Avanzada de Shenzhen (SIAT) de la Academia de Ciencias de China ha descubierto que las matrices de nanohemisferios pueden mejorar significativamente los factores de calidad de las SLR.

El estudio del grupo, titulado "Resonancias de celosía de superficie plasmónica excepcionalmente estrechas en una matriz de nanohemisferios de oro, "fue publicado en el Journal of Physics D:Física aplicada el 24 de agosto.

En estudios anteriores, Las SLR se apoyaron principalmente en nanobarras metálicas periódicas. Según una revisión reciente, los factores de calidad de tales SLR son ~ 150 para luz visible, ~ 300 para longitudes de onda de telecomunicaciones, y ~ 500 para el régimen de infrarrojos medios, respectivamente.

Aunque la forma de la celosía es vital para los factores de calidad, Los estudios que involucraron varias geometrías no condujeron a un notable estrechamiento anticipado de las resonancias de plasmones superficiales localizados (LSPR) asociadas con estas partículas.

En este estudio, los investigadores investigaron SLR soportadas por una matriz de nanohemisferias periódicas 2-D incrustada en un ambiente dieléctrico simétrico. Los resultados de su simulación mostraron que las SLR fuera del plano pueden tener un ancho de línea resonante ultra estrecho (~ 0,9 nm) en longitudes de onda visibles de alrededor de 715 nm.

Este resultado correspondió a un factor de calidad excepcionalmente alto de 794, que era un orden de magnitud mayor que el de las nanobarras ampliamente adoptadas.

Además, el equipo también mostró cómo lograr factores de alta calidad basados ​​en la desafinación entre la anomalía de Rayleigh y el LSPR de una nanopartícula aislada.

"El flujo de energía se propaga a lo largo de la superficie y pasa por alto la nanopartícula, que imita un arroyo que pasa por alto una piedra, ", dijo el Dr. Li Guangyuan." Todos sabemos que una piedra redonda introduce perturbaciones más débiles. Esto nos inspiró a reemplazar las nanovarillas por nanohemisferios ".

Los investigadores ahora continúan fabricando patrones de matriz de nanohemisferios 2-D con tamaño y forma de características controladas, que es desafiante pero factible.

Creen que las SLR compatibles con una matriz de nanohemisferios 2-D, con factores de calidad mucho más altos que los nanobarras, será atractivo en diversas aplicaciones, incluyendo nanoláseres, óptica no lineal, y detección ultrasensible.