In una nuova pubblicazione di Progressi optoelettronici , ricercatori guidati dal Professor Andrei V. Lavrinenko e dal Dr. Pavel N. Melentiev del DTU Fotonik-Department of Photonics Engineering, Università tecnica della Danimarca, Lyngby, Danimarca e Nanoplasmonics and Nanophotonics Group, Istituto di spettroscopia RAS, Mosca, La Russia discute il controllo della fotoluminescenza da metamateriali iperbolici e metasuperfici.

Fotoluminescenza, emissione di luce dai materiali, compresa la fluorescenza, svolge un ruolo importante in un'ampia varietà di applicazioni, dal rilevamento e imaging biomedico all'optoelettronica. Perciò, il miglioramento e il controllo della fotoluminescenza ha un impatto immenso sia sulla ricerca scientifica fondamentale che sulle applicazioni summenzionate. Tra i vari schemi nanofotonici e nanostrutture per potenziare la fotoluminescenza, gli autori di questo articolo si sono concentrati su un certo tipo di nanostrutture, metamateriali iperbolici (HMM) e metasuperfici. Gli HMM sono metamateriali altamente anisotropi, che producono intensi campi elettrici localizzati, portando a interazioni luce-materia migliorate e al controllo della direttività di emissione. I principali elementi costitutivi degli HMM sono strati metallici e dielettrici e/o trincee e strutture di nanofili metallici, che può essere fatto di metalli nobili, ossidi conduttivi trasparenti, e metalli refrattari come elementi plasmonici. Ciò che è molto importante, dalla loro struttura di HMM, sono costruzioni non risonanti che forniscono un miglioramento della fotoluminescenza in ampi intervalli di lunghezze d'onda. Le metasuperfici iperboliche sono varianti bidimensionali degli HMM.

In questa recensione, gli autori discutono i progressi attuali nel controllo della fotoluminescenza con vari tipi di HMM e metasuperfici. Poiché le perdite sono inevitabili nel dominio ottico, vengono inoltre discussi HMM attivi con mezzi di guadagno per la compensazione delle perdite di assorbimento delle strutture. Tali HMM aumentano la fotoluminescenza dalle molecole di colorante, punti quantici, centri di disponibilità di azoto nei diamanti, perovskiti e dicalcogenuri di metalli di transizione per lunghezze d'onda ottiche da UV a vicino infrarosso (λ =290-1000 nm). Dalla combinazione di materiali costitutivi e parametri strutturali, un HMM può essere progettato per controllare la fotoluminescenza in termini di miglioramento, direttività di emissione, e statistiche (emissione di un singolo fotone, luce classica, laser) a qualsiasi intervallo di lunghezze d'onda desiderato all'interno delle regioni di lunghezza d'onda del visibile e del vicino infrarosso. I sistemi basati su HMM possono fungere da solida piattaforma per numerose applicazioni, dalle sorgenti luminose al bioimaging e al rilevamento.