Le risonanze plasmoniche del reticolo superficiale (SLR) supportate da array di nanoparticelle metalliche hanno molti pregi come forti miglioramenti del campo estesi su grandi volumi, così come lunghe vite, larghezze di linea strette, dispersione dipendente dall'angolo, e un'ampia gamma di sintonizzabilità della lunghezza d'onda.

Al fine di migliorare le prestazioni dei dispositivi nanofotonici basati su SLR come i nanolaser, dispositivi ottici non lineari, e sensori ottici, sono stati fatti molti sforzi per migliorare i fattori di qualità della reflex.

Un gruppo di ricerca guidato dal Dr. Li Guangyuan degli Istituti di tecnologia avanzata di Shenzhen (SIAT) dell'Accademia cinese delle scienze ha scoperto che gli array di nanoemisferi possono migliorare significativamente i fattori di qualità delle reflex.

Lo studio del gruppo, dal titolo "Risonanze reticolari plasmoniche eccezionalmente strette nella matrice di nanoemisferi d'oro, " è stato pubblicato nel Journal of Physics D:Fisica Applicata il 24 agosto.

Negli studi precedenti, Gli SLR erano supportati principalmente da nanobarre metalliche periodiche. Secondo una recente revisione, i fattori di qualità di tali reflex sono ~ 150 per la luce visibile, ~300 per le lunghezze d'onda delle telecomunicazioni, e ~500 per il regime del medio infrarosso, rispettivamente.

Sebbene la forma del reticolo sia vitale per i fattori di qualità, studi che coinvolgono varie geometrie non hanno portato a un previsto restringimento notevole delle risonanze plasmoniche superficiali localizzate (LSPR) associate a queste particelle.

In questo studio, i ricercatori hanno studiato le reflex supportate da un array di nanoemisferi periodici 2-D incorporato in un ambiente dielettrico simmetrico. I risultati della loro simulazione hanno mostrato che gli SLR fuori piano possono avere una larghezza di riga di risonanza ultra stretta (~ 0,9 nm) a lunghezze d'onda visibili intorno a 715 nm.

Questo risultato corrispondeva a un fattore di qualità eccezionalmente elevato di 794, che era un ordine di grandezza più grande di quello dei nanorod ampiamente adottati.

Inoltre, il team ha anche mostrato come ottenere fattori di alta qualità basati sulla desintonizzazione tra l'anomalia di Rayleigh e l'LSPR di una nanoparticella isolata.

"Il flusso di energia si propaga lungo la superficie e bypassa la nanoparticella, che imita un ruscello scavalcando un sasso, " ha detto il dottor Li Guangyuan. "Sappiamo tutti che una pietra rotonda introduce perturbazioni più deboli. Questo ci ha ispirato a sostituire i nanotubi con i nanoemisferi".

I ricercatori stanno ora continuando a fabbricare modelli di array di nanoemisferi 2-D con dimensioni e forma delle caratteristiche controllate, che è impegnativo ma fattibile.

Credono che le reflex supportate da un array di nanoemisferi 2-D, caratterizzato da fattori di qualità molto più elevati rispetto ai nanorod, sarà attraente in diverse applicazioni, compresi i nanolaser, ottica non lineare, e rilevamento ultrasensibile.