En una era en la que comprender y manipular la luz a nanoescala es cada vez más crucial, un artículo publicado en Light:Science &Applications revela un importante salto adelante.

Un equipo de científicos del Instituto Langevin, ESPCI París, Universidad PSL y CNRS ha desarrollado un método sofisticado para medir la mejora de la interacción de la luz a nanoescala utilizando moléculas individuales como sondas. Un elemento central de esta investigación son las nanoantenas de brecha dieléctrica, desarrolladas y fabricadas en el Imperial College de Londres.

Estas estructuras están hechas de fosfuro de galio (GaP), un material elegido por su alto índice de refracción y bajas pérdidas ópticas. Este trabajo colaborativo implica un enfoque innovador que utiliza moléculas individuales para probar la interacción mejorada de la luz facilitada exclusivamente por estas nanoantenas sin modificación del nanosistema con sondas de campo cercano, logrando una notable mejora de 30 veces en las tasas de desintegración radiativa a nivel de una sola molécula.

Los científicos explican:"Nuestro trabajo se centra en la medición precisa de cómo interactúa la luz con las nanoestructuras. Al utilizar moléculas individuales como sondas, hemos podido observar y cuantificar la mejora en la interacción de la luz, un aspecto crucial para el avance de las tecnologías nanofotónicas".

La investigación va más allá de la mera exploración teórica y ofrece conocimientos prácticos sobre las interacciones entre la luz y la materia. "No se trata sólo de observar una interacción mejorada de la luz; se trata de medirla a nivel de una sola molécula con una precisión espacial notable. Nuestros hallazgos son fundamentales para futuras aplicaciones en campos donde la comprensión y el control de la luz a una escala tan pequeña son esenciales".

La metodología y los resultados del estudio subrayan la eficacia de las técnicas de medición avanzadas en nanofotónica.

"Nuestra investigación ha mapeado con éxito la distribución espacial de la mejora de la tasa de desintegración radiativa, revelando que si bien hay cierta mala localización de moléculas individuales debido a su interacción con la estructura, este efecto es mínimo dentro del espacio de la nanoantena, lo que proporciona un control preciso de la radiación brillante. fuente de emisión de fotón único", explican los científicos.

"Esta precisión en la medición abre nuevas vías para la caracterización de dispositivos ópticos altamente sensibles y profundiza nuestra comprensión de la mejora de la interacción de un emisor cuántico con una nanoestructura".

En conclusión, los científicos enfatizan las implicaciones más amplias de su trabajo. "Nuestra investigación proporciona una nueva lente a través de la cual observar las interacciones nanofotónicas. La capacidad de medir la interacción de la luz con tanta precisión allana el camino para avances en diversas aplicaciones, desde la computación cuántica y la detección cuántica hasta el diagnóstico médico".

Más información: R. Margoth Córdova-Castro et al, Imágenes superresueltas de emisor único de mejora de la tasa de desintegración radiativa en nanoantenas de brecha dieléctrica, Luz:ciencia y aplicaciones (2024). DOI:10.1038/s41377-023-01349-2

Información de la revista: Luz:ciencia y aplicaciones

Proporcionado por Light Publishing Center, Instituto de Óptica, Mecánica Fina y Física de Changchun, CAS