Gør et varmt sted til et koldt sted:Fano-formede lokale feltresponser undersøgt af en kvantepunkt

Optiske nanoantenner kan konvertere formerende lys til lokale felter. De lokale feltresponser kan konstrueres til at udvise ikke-private funktioner i rumlige, spektrale og tidsmæssige domæner. Lokale feltforstyrrelser spiller en central rolle i konstruktionen af ​​lokale feltresponser. Ved at kontrollere lokale forstyrrelser, forskere har demonstreret lokale reaktioner med forskellige rumlige fordelinger, spektrale dispersioner og tidsmæssig dynamik. Forskellige frihedsgrader for excitationslyset er blevet brugt til at styre lokale feltinterferenser, såsom polarisering, stråleform og stråleposition, og indfaldsretning. På trods af bemærkelsesværdige fremskridt, at opnå fuldt kontrollerbare lokale feltforstyrrelser er fortsat en stor udfordring. En fuldt kontrollerbar lokalfeltinterferens bør kunne kontrolleres mellem en konstruktiv interferens og en fuldstændig destruktiv interferens. Dette ville medføre en hidtil uset fordel for konstruktionen af ​​lokale feltsvar.

I et nyt papir udgivet i Letvidenskab og applikationer , et team af forskere fra Kina, ledet af professor Sailing He fra Zhejiang University og professor Jianwei Tang fra Huazhong University of Science and Technology, eksperimentelt har vist, at baseret på en fuldt kontrollerbar lokal feltinterferens designet i nanogap af en nanoantenna, et lokalt felt hot spot kan blive til et koldt sted, og spektralspredningen af ​​det lokale feltrespons kan udvise dynamisk afstembare Fano-linjeformer med næsten forsvindende Fano-dips. Ved blot at kontrollere excitationspolarisationen, Fano asymmetri parameter q kan indstilles fra negative til positive værdier, og tilsvarende, Fano dip kan indstilles på tværs af et bredt bølgelængdeområde. Ved Fano dips, den lokale feltintensitet undertrykkes kraftigt med op til ~ 50 gange.

Nanoantenna er en asymmetrisk dimer af kolloidale guldnanoroder, med en nanogap mellem nanoroderne. Det lokale feltrespons i nanogap har følgende funktioner:Først, et lokalt felt kan blive begejstret af begge ortogonale polarisationer; sekund, den lokale feltpolarisering har en ubetydelig afhængighed af excitationspolarisationen; tredje, det lokale feltrespons er resonant for en excitationspolarisering, men ikke -resonant for den ortogonale excitationspolarisering. De to første funktioner gør interferenserne i det lokale felt fuldt ud kontrollerbare. Den tredje funktion muliggør yderligere Fano-formede lokale feltresponser.

Til eksperimentel undersøgelse af lokale feltresponser, det er afgørende at undersøge de lokale felter ved bestemte rumlige og spektrale positioner. Forskerne bruger en enkelt kvantepunkt som en lille sensor til at undersøge det lokale feltspektrum i nanogangen i nanoantenna. Når kvantepunktet placeres i det lokale felt, det er begejstret for det lokale felt, og dens fotoluminescensintensitet kan afsløre det lokale feltrespons gennem sammenligning med dens fotoluminescensintensitet, der er begejstret direkte af det indfaldende lys.

Fantastiske fremstillingsteknikker er nødvendige for at fremstille sådan en lille nanoantenna og sætte den lille quantum dot -sensor i nanogapet. Forskerne bruger den skarpe spids af et atomkraftmikroskop (AFM) til at udføre dette job, skubbe nanopartikler sammen på et glassubstrat.

Forskerne opsummerede relevansen af ​​deres arbejde:"At omdanne et lokalt felt-hotspot til et koldt sted udvider det dynamiske område for lokalfeltteknik væsentligt. De demonstrerede lavbaggrund og dynamisk afstembare Fano-formede lokale feltreaktioner kan bidrage som designelementer til værktøjskassen til rumlig, spektral og tidsmæssig lokal feltteknik. "

"Vigtigere, den lave baggrund og høje afstemning af Fano-linjeformerne indikerer, at lokale feltinterferenser kan gøres fuldt kontrollerbare. Da interferenser fra lokale felter spiller en central rolle i det rumlige, spektral og tidsmæssig konstruktion af lokale feltresponser, denne opmuntrende konklusion kan yderligere inspirere til forskellige designs af lokale feltreaktioner med nye rumlige fordelinger, spektrale dispersioner og tidsmæssig dynamik, som kan finde anvendelse i nanoskopi, spektroskopi, nano-optisk kvantekontrol og nanolithografi. "