In un'era in cui comprendere e manipolare la luce su scala nanometrica è sempre più cruciale, un articolo in Light:Science &Applications rivela un significativo passo avanti.
Un team di scienziati dell’Institut Langevin, ESPCI Parigi, Università PSL, CNRS ha sviluppato un metodo sofisticato per misurare l’aumento dell’interazione della luce su scala nanometrica utilizzando singole molecole come sonde. Al centro di questa ricerca ci sono le nanoantenne con gap dielettrico, sviluppate e fabbricate presso l'Imperial College di Londra.
Tali strutture sono realizzate in fosfuro di gallio (GaP), un materiale scelto per il suo elevato indice di rifrazione e le basse perdite ottiche. Questo lavoro collaborativo prevede un approccio innovativo che utilizza singole molecole per sondare l’interazione migliorata della luce facilitata esclusivamente da queste nanoantenne senza modifica del nanosistema con sonde a campo vicino, ottenendo un notevole miglioramento di 30 volte nei tassi di decadimento radiativo a livello di singola molecola.
Gli scienziati spiegano:"Il nostro lavoro si concentra sulla misurazione precisa di come la luce interagisce con le nanostrutture. Utilizzando singole molecole come sonde, siamo stati in grado di osservare e quantificare il miglioramento nell'interazione della luce, un aspetto cruciale per il progresso delle tecnologie nanofotoniche".
La ricerca va oltre la semplice esplorazione teorica, offrendo spunti pratici sulle interazioni luce-materia. “Non si tratta solo di osservare una maggiore interazione della luce; si tratta di misurarla a livello di singola molecola con notevole precisione spaziale. I nostri risultati sono fondamentali per future applicazioni in campi in cui la comprensione e il controllo della luce su scala così piccola sono essenziali”.
La metodologia e i risultati dello studio sottolineano l'efficacia delle tecniche di misurazione avanzate nella nanofotonica.
"La nostra ricerca ha mappato con successo la distribuzione spaziale dell'aumento del tasso di decadimento radiativo, rivelando che mentre c'è una certa localizzazione errata delle singole molecole a causa della loro interazione con la struttura, questo effetto è minimo all'interno dello spazio della nanoantenna, fornendo un controllo preciso della luminosità fonte di emissione di un singolo fotone", spiegano gli scienziati.
"Questa precisione nella misurazione apre nuove strade per la caratterizzazione di dispositivi ottici altamente sensibili e approfondisce la nostra comprensione del miglioramento dell'interazione di un emettitore quantistico con una nanostruttura."
In conclusione, gli scienziati sottolineano le implicazioni più ampie del loro lavoro. "La nostra ricerca fornisce una nuova lente attraverso la quale osservare le interazioni nanofotoniche. La capacità di misurare l'interazione della luce con tale precisione apre la strada a scoperte rivoluzionarie in varie applicazioni, dall'informatica quantistica, al rilevamento quantistico alla diagnostica medica."
Ulteriori informazioni: R. Margoth Córdova-Castro et al, Imaging super-risolto a emettitore singolo del miglioramento del tasso di decadimento radiativo nelle nanoantenne con gap dielettrico, Luce:scienza e applicazioni (2024). DOI:10.1038/s41377-023-01349-2
Informazioni sul giornale: Luce:scienza e applicazioni
Fornito da Light Publishing Center, Istituto di ottica di Changchun, Meccanica e fisica fine, CAS
