La ingeniería de plasmones anisotrópicos desbloquea transformaciones de polarización multiescala.

La ingeniería de plasmones anisotrópicos desbloquea transformaciones de polarización multiescala.

(A) Representación esquemática de un sistema híbrido que consta de nanoantenas de metal-aislador-metal y NaYF.4:Las nanopartículas de conversión de Yb/Er (UCNP) (B) presentan un diagrama de nivel de energía simple que muestra que el modo de brecha de plasmón anisotrópico interactúa con el nivel de energía cuántica. ¿Cómo depende la conversión ascendente de la polarización de luminiscencia (paralela o anisotrópica) del plasmo superficial localizado? -longitud de onda de resonancia (LSPR) local, que está relacionada con las transiciones de excitación (Ex) y emisión (Em) de las UCNP. Crédito: Xu Jiahui.

Investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) han lanzado una plataforma de plasmóforo de conversión ascendente. Controlar con precisión la polarización de nanopartículas convertidas isotrópicamente (UCNP). Esto se logra acoplando actuadores de retroconversión a metasuperficies que admiten modos de plasmón anisotrópicos cuidadosamente diseñados.

El acoplamiento fotón-plasmón en sistemas híbridos es una herramienta poderosa para investigar las interacciones luz-materia a nanoescala. con posibles aplicaciones en diversos campos, incluidos los láseres miniaturizados de estado sólido. Espectrómetro ultracompacto Detección molecular en chip Y las imágenes polarimétricas de UCNP dopadas con lantánidos son particularmente prometedoras como fuente de luz cuántica. Esto se debe a que las emisiones máximas son diferentes. Grandes cambios anti-Stokes y excelente estabilidad óptica

Las huellas dactilares espectroscópicas características obtenidas de estos picos de emisión. Esto facilita la identificación precisa de la información. Mientras tanto, se han explorado sistemas híbridos de conversión ascendente para mejorar la fotoluminiscencia y la dinámica de desintegración mediante el acoplamiento de fotón-plasmón de superficie. La simetría de la pequeña red cristalina UCNP dificulta lograr la anisotropía de polarización. Además, controlar la polarización de la luz es importante para una variedad de aplicaciones, como la criptografía. Tecnología de visualización y detección biológica

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Liu Xiaogang del Departamento de Química de NUS ha ideado un método para lograr un control preciso de la polarización de UCNP isotrópicas. Acoplando el estímulo de conversión con nanoestructuras complejas, llamadas metasuperficies, que soportan modos de plasmón anisotrópicos. Esta investigación se publica en la revista. químico.

Mediante el uso de una antena que se asemeja a una varilla de metal. Los investigadores pudieron controlar la polarización de la luz de estos UCNP isotrópicos de una manera similar a sintonizar ondas de radio en diferentes estaciones de radio. Esto les permitió controlar la polarización de la luz de estos UCNP isotrópicos desde el rango visible al infrarrojo cercano. superando las limitaciones causadas por la simetría del cristal.

El diseño de metal-aislante-metal garantiza fuertes modos de doble resonancia en dirección perpendicular con mínima interferencia. Además, se separaron los procesos implicados en la excitación y emisión de luz.

Utilizando tanto estimulación de campo lejano como interferencia electromagnética de campo cercano. Esto permite controlar isotrópicamente las UCNP para crear variaciones periódicas en la amplitud de emisión. Tiene una gran sensibilidad de polarización de excitación de hasta el 83%.

El equipo de investigación investigó más a fondo la densidad de las partículas de luz alrededor ¿Cómo afectan las antenas locales a la liberación de energía de la plataforma nanohíbrida? Con la emoción de un sistema lineal Esta nanoplataforma híbrida puede cambiar entre cuatro estados de polarización de conversión ascendente. Esto permite múltiples niveles de transmisión de luz en configuraciones de polarización paralela o perpendicular.

Sus investigaciones numéricas también arrojan luz sobre cómo los modos de plasmón anisotrópicos afectan el estado de polarización de la luz emitida. especialmente Cuando el factor de mejora de la estimulación es mayor que el factor de mejora de las emisiones, El estado de polarización de conversión ascendente está determinado por la polarización de excitación. Esto conduce a una característica de polarización paralela.

Por el contrario, cuando el factor de mejora de las emisiones de gases de efecto invernadero es comparable al factor de mejora de la estimulación. Los emisores de conversión ascendente acoplados producen luz emitida con propiedades anisotrópicas.

El profesor Liu dijo: “La polarización de conversión ascendente multinivel puede allanar el camino para sistemas fotónicos innovadores. Proporciona la flexibilidad de personalizar la frecuencia de la luz y la dirección en la que se aplica de formas únicas. Esto abre interesantes oportunidades para el desarrollo de dispositivos compactos que aprovechen la luz de nuevas formas. Fotónica avanzada”

Más información:
Jiahui Xu et al. Polarización de conversión ascendente multinivel habilitada por plasmones programables. químico (2023) doi: 10.1016/j.chempr.2023.11.007

Información de la revista:
químico

Organizado por la Universidad Nacional de Singapur.

Referencia: La ingeniería de plasmones anisotrópicos desbloquea la transformación de polarización multinivel (10 de enero de 2024). Obtenido el 10 de enero de 2024 de https://phys.org/news/2024-01-anisotropic-plasmon-multilevel-polarized-upconversion.html

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