Enkelt-emitter super-opløst billeddannelse af forbedring af strålingshenfaldshastighed i dielektriske gap nanoantenner

I en æra, hvor forståelse og manipulation af lys på nanoskala er stadig mere afgørende, er en artikel i Light:Science &Applications afslører et betydeligt spring fremad.

Et team af forskere fra Institut Langevin, ESPCI Paris, PSL University, CNRS har udviklet en sofistikeret metode til at måle forbedringen af ​​lysinteraktion på nanoskala ved hjælp af enkelte molekyler som prober. Centralt i denne forskning er dielektriske gap nanoantenner – udviklet og fremstillet på Imperial College London.

Sådanne strukturer er lavet af galliumphosphid (GaP), et materiale valgt på grund af dets høje brydningsindeks og lave optiske tab. Dette samarbejde involverer en innovativ tilgang ved hjælp af enkelte molekyler til at sondere den forbedrede interaktion af lys lettet udelukkende af disse nanoantenner uden modifikation af nanosystemet med nærfeltsonder, hvilket opnår en mærkbar 30-fold forbedring af strålingsnedbrydningshastigheder på enkeltmolekyleniveau.

Forskerne forklarer:"Vores arbejde fokuserer på den præcise måling af, hvordan lys interagerer med nanostrukturer. Ved at bruge enkelte molekyler som prober har vi været i stand til at observere og kvantificere forbedringen i lysinteraktion, et afgørende aspekt for at fremme nanofotoniske teknologier."

Forskningen går ud over blot teoretisk udforskning og tilbyder praktisk indsigt i lys-stof-interaktioner. "Dette handler ikke kun om at observere forbedret lysinteraktion; det handler om at måle det på enkeltmolekyleniveau med bemærkelsesværdig rumlig præcision. Vores resultater er afgørende for fremtidige anvendelser inden for områder, hvor forståelse og styring af lys i så lille skala er essentiel."

Undersøgelsens metodologi og resultater understreger effektiviteten af ​​avancerede måleteknikker inden for nanofotonik.

"Vores forskning har med succes kortlagt den rumlige fordeling af forbedring af radiativ henfaldshastighed og afsløret, at selvom der er en vis fejllokalisering af enkelte molekyler på grund af deres interaktion med strukturen, er denne effekt minimal inden for nanoantennens mellemrum, hvilket giver en præcis kontrol af lysstyrke. enkelt-foton emissionskilde," forklarer forskerne.

"Denne præcision i måling åbner nye veje til karakterisering af meget følsomme optiske enheder og uddyber vores forståelse af interaktionsforstærkningen af ​​en kvanteemitter med en nanostruktur."

Afslutningsvis understreger forskerne de bredere implikationer af deres arbejde. "Vores forskning giver en ny linse til at se nanofotoniske interaktioner. Evnen til at måle lysinteraktion med en sådan præcision baner vejen for gennembrud i forskellige applikationer, fra kvanteberegning, kvanteregistrering til medicinsk diagnostik."

Flere oplysninger: R. Margoth Córdova-Castro et al., Single-emitter super-opløst billeddannelse af forbedring af radiativ henfaldshastighed i dielektriske gap nanoantenner, Light:Science &Applications (2024). DOI:10.1038/s41377-023-01349-2

Journaloplysninger: Lys:Videnskab og applikationer

Leveret af Light Publishing Center, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics And Physics, CAS