Arrays af metalliske nanopartikler kan danne et optisk hulrum, der kan indstilles af flydende krystaller

Manuskriptet "Electric tuning and switching of the resonant response of nanoparticle arrays with liquid crystals" af Erik van Heijst og kollegaer (PSN) er blevet udvalgt som omtalt artikel og tidsskriftsforside i det sidste nummer af Journal of Applied Fysik og en SciLight-artikel er skrevet af American Institute of Physics. I denne artikel er det vist, hvordan kollektive plasmoniske resonanser kan styres elektrisk med flydende krystaller. Dette er det første manuskript af EHCI og ICMS sammen. Erik van Heijst udførte sit arbejde som en del af sin afgangsforskning i afdelingen for anvendt fysik og kemiteknik, hvor han sidste år opnåede dobbeltgraden.

Plasmoniske resonanser i metalliske nanopartikler har vist lovende for en bred vifte af applikationer, herunder nanolasere og ekstremt følsomme biosensorer i nanostørrelse. Plasmonikområdet har set konstante forbedringer i retning af aktiv kontrol over resonanser ved hjælp af brydningsindekset for materialet mellem nanopartikler.

Van Heijst et al. designet, konstrueret og analyseret en afstembar enhed, der kombinerer nanopartikel-arrays, der understøtter kollektive overfladegitterresonanser (SLR'er) med flydende krystaller. Ved at udnytte justeringen af ​​flydende krystaller og virkningen af ​​miljøets brydningsindeks på spejlreflekskameraer, kan den optiske respons af arrayet styres elektrisk ved at skifte mellem tilstande i den flydende krystal. Den resulterende hurtige og reversible spektrale tuning giver brugerne en stor grad af kontrol over SLR-bølgelængden.

Smalle kollektive resonanser i arrays er nøglefunktioner i enhedens evne til at indstille resonans med en sådan kontrol.

"Fordi vi har snævre kollektive resonanser, så er ændringerne i brydningsindeks, som vi kan inducere med den flydende krystal, tilstrækkelige til at flytte resonansen næsten i dens fulde bredde," sagde forfatter Jaime Gómez Rivas.

På trods af at de er delokaliseret med hensyn til de individuelle nanopartikler, udviser de hybride plasmonisk-fotoniske tilstande af spejlreflekskameraer store forbedringer af det elektriske felts intensitet.

Eksperimentelt fandt gruppen ud af, at SLR-energiskiftet var mindre end det, der blev angivet i simuleringer, som de tilskriver den ru overflade af indiumtinoxidelektroderne og den ufuldkomne justering af flydende krystaller påført af nanopartikelstrukturen.

Gruppen har til formål at tune emissionen af ​​molekyler spredt i den flydende krystal, som derefter kunne kobles til den kollektive resonans og i sidste ende tillade en ændring i krystalorientering. + Udforsk yderligere

Runde nanopartikler forbedrer kvalitetsfaktorer for overfladegitterresonanser