1. Nanostrutture plasmoniche:
- Le nanoparticelle plasmoniche, come le nanoparticelle metalliche o i nanotubi, possono supportare risonanze plasmoniche superficiali localizzate (LSPR) che possono confinare e potenziare la luce a frequenze specifiche. Progettando con precisione le dimensioni, la forma e la disposizione di queste nanostrutture, è possibile manipolare la luce su un'ampia gamma di frequenze, dal visibile all'infrarosso.
2. Metasuperfici:
- Le metasuperfici sono superfici ingegnerizzate ultrasottili composte da metaatomi o risonatori sub-lunghezza d'onda. Le metasuperfici possono controllare l'ampiezza, la fase e la polarizzazione della luce a frequenze e angoli di incidenza specifici. Possono essere progettati per manipolare la luce su un'ampia gamma di frequenze incorporando diversi tipi di metaatomi o risonatori.
3. Cristalli fotonici:
- I cristalli fotonici sono strutture periodiche costituite da materiali con diversi indici di rifrazione. Possono mostrare bande proibite fotoniche, ovvero gamme di frequenze in cui è vietata la propagazione della luce. Controllando la periodicità e le proprietà dei materiali dei cristalli fotonici, è possibile personalizzare le bande proibite e quindi manipolare la luce su specifici intervalli di frequenza.
4. Superfici selettive in frequenza (FSS):
- Le FSS sono strutture periodiche che riflettono o trasmettono selettivamente la luce a frequenze specifiche consentendo il passaggio di altre frequenze. Progettando attentamente la geometria e la spaziatura degli elementi FSS, è possibile ottenere un filtraggio e una manipolazione della luce dipendenti dalla frequenza su un'ampia gamma di frequenze.
5. Materiali nanostrutturati:
- I materiali nanostrutturati, come i pozzi quantici dei semiconduttori, i punti quantici e il grafene, possono mostrare proprietà ottiche uniche che consentono la manipolazione della luce su scala nanometrica. Questi materiali possono essere progettati per controllare l’assorbimento, la riflessione e la trasmissione della luce su un’ampia gamma di frequenze.
6. Ottica non lineare:
- I processi ottici non lineari, come la generazione della seconda armonica, l'amplificazione parametrica e la generazione della somma delle frequenze, possono essere utilizzati per manipolare la luce a frequenze diverse. Sfruttando le proprietà non lineari di alcuni materiali è possibile convertire la luce da una frequenza all'altra, ampliando la gamma di frequenze manipolabili.
Questi approcci consentono il controllo e la manipolazione precisi della luce su scala nanometrica su ampi intervalli di frequenza, trovando applicazioni nei dispositivi nanofotonici, nella comunicazione ottica, nel rilevamento, nell'imaging e nella spettroscopia.
