Le nanoantenne ottiche possono convertire la luce che si propaga in campi locali. Le risposte del campo locale possono essere progettate per esibire caratteristiche non banali in spazi, domini spettrali e temporali. Le interferenze di campo locale svolgono un ruolo chiave nell'ingegneria delle risposte di campo locale. Controllando le interferenze di campo locale, i ricercatori hanno dimostrato risposte sul campo locale con varie distribuzioni spaziali, dispersioni spettrali e dinamica temporale. Diversi gradi di libertà della luce di eccitazione sono stati utilizzati per controllare le interferenze di campo locale, come la polarizzazione, forma del raggio e posizione del raggio, e direzione di incidenza. Nonostante i notevoli progressi, il raggiungimento di interferenze di campo locale completamente controllabili rimane una sfida importante. Un'interferenza di campo locale completamente controllabile dovrebbe essere controllabile tra un'interferenza costruttiva e un'interferenza distruttiva completa. Ciò porterebbe vantaggi senza precedenti per l'ingegneria delle risposte sul campo locale.

In un nuovo articolo pubblicato su Scienza e applicazioni della luce , un team di scienziati cinesi, guidato dal professor Sailing He della Zhejiang University e dal professor Jianwei Tang della Huazhong University of Science and Technology, hanno dimostrato sperimentalmente che sulla base di un'interferenza di campo locale completamente controllabile progettata nel nanogap di una nanoantenna, un punto caldo locale può essere trasformato in un punto freddo, e la dispersione spettrale della risposta del campo locale può mostrare forme di linea Fano sintonizzabili dinamicamente con cali di Fano quasi nulli. Semplicemente controllando la polarizzazione di eccitazione, il parametro di asimmetria di Fano q può essere regolato da valori negativi a valori positivi, e di conseguenza, il Fano dip può essere sintonizzato su un'ampia gamma di lunghezze d'onda. Ai tuffi di Fano, l'intensità del campo locale è fortemente soppressa fino a ~50 volte.

La nanoantenna è un dimero asimmetrico di nanotubi di oro colloidale, con un nanogap tra i nanorod. La risposta del campo locale nel nanogap ha le seguenti caratteristiche:primo, un campo locale può essere eccitato da entrambe le polarizzazioni ortogonali; secondo, la polarizzazione di campo locale ha una dipendenza trascurabile dalla polarizzazione di eccitazione; Terzo, la risposta di campo locale è risonante per una polarizzazione di eccitazione, ma non risonante per la polarizzazione di eccitazione ortogonale. Le prime due caratteristiche rendono le interferenze di campo locale completamente controllabili. La terza caratteristica consente inoltre risposte di campo locale a forma di Fano.

Per lo studio sperimentale delle risposte di campo locale, è fondamentale sondare i campi locali in posizioni spaziali e spettrali specificate. Gli scienziati usano un singolo punto quantico come un minuscolo sensore per sondare lo spettro del campo locale nel nanogap della nanoantenna. Quando il punto quantico viene posizionato nel campo locale, è eccitato dal campo locale, e la sua intensità di fotoluminescenza può rivelare la risposta del campo locale attraverso il confronto con la sua intensità di fotoluminescenza eccitata direttamente dalla luce incidente.

Sono necessarie tecniche di fabbricazione superbe per fabbricare una nanoantenna così piccola e inserire il minuscolo sensore di punti quantici nel nanogap. Gli scienziati usano la punta affilata di un microscopio a forza atomica (AFM) per fare questo lavoro, spingendo insieme le nanoparticelle su un substrato di vetro.

Gli scienziati hanno riassunto l'importanza del loro lavoro:"Trasformare un punto caldo del campo locale in un punto freddo espande significativamente la gamma dinamica per l'ingegneria del campo locale. Le risposte del campo locale a forma di Fano a basso sfondo dimostrate e sintonizzabili dinamicamente possono contribuire come elementi di design alla cassetta degli attrezzi per spazi, ingegneria del campo locale spettrale e temporale."

"Ma ancora più importante, il basso background e l'elevata sintonizzabilità delle linee di Fano indicano che le interferenze di campo locale possono essere rese completamente controllabili. Poiché le interferenze di campo locale svolgono un ruolo chiave nello spazio, ingegneria spettrale e temporale delle risposte di campo locale, questa conclusione incoraggiante può ulteriormente ispirare diversi progetti di risposte sul campo locale con nuove distribuzioni spaziali, dispersioni spettrali e dinamiche temporali, che può trovare applicazione in nanoscopia, spettroscopia, controllo quantistico nano-ottico e nanolitografia".