As nanoantenas ópticas podem converter a propagação da luz em campos locais. As respostas de campo local podem ser projetadas para exibir características não triviais no espaço, domínios espectral e temporal. As interferências de campo local desempenham um papel fundamental na engenharia das respostas de campo local. Ao controlar as interferências de campo local, pesquisadores demonstraram respostas de campo local com várias distribuições espaciais, dispersões espectrais e dinâmica temporal. Diferentes graus de liberdade da luz de excitação têm sido usados ​​para controlar interferências de campo local, como polarização, forma e posição do feixe, e direção da incidência. Apesar do progresso notável, alcançar interferências de campo local totalmente controláveis ​​continua sendo um grande desafio. Uma interferência de campo local totalmente controlável deve ser controlável entre uma interferência construtiva e uma interferência destrutiva completa. Isso traria benefícios sem precedentes para a engenharia de respostas de campo local.

Em um novo artigo publicado em Ciência leve e aplicações , uma equipe de cientistas da China, liderado pelo Professor Sailing He da Universidade de Zhejiang e pelo Professor Jianwei Tang da Universidade Huazhong de Ciência e Tecnologia, demonstraram experimentalmente que, com base em uma interferência de campo local totalmente controlável projetada no nanogap de uma nanoantena, um ponto quente de campo local pode ser transformado em um ponto frio, e a dispersão espectral da resposta de campo local pode exibir formas de linha Fano dinamicamente ajustáveis ​​com quedas Fano quase desaparecidas. Simplesmente controlando a polarização de excitação, o parâmetro de assimetria Fano q pode ser ajustado de valores negativos para positivos, e correspondentemente, o mergulho Fano pode ser ajustado em uma ampla faixa de comprimento de onda. Nos mergulhos Fano, a intensidade do campo local é fortemente suprimida em até ~ 50 vezes.

A nanoantena é um dímero assimétrico de nanobastões de ouro coloidal, com um nanogap entre os nanorods. A resposta de campo local no nanogap tem os seguintes recursos:Primeiro, um campo local pode ser excitado por ambas as polarizações ortogonais; segundo, a polarização de campo local tem uma dependência desprezível da polarização de excitação; terceiro, a resposta de campo local é ressonante para uma polarização de excitação, mas não ressonante para a polarização de excitação ortogonal. Os dois primeiros recursos tornam as interferências de campo local totalmente controláveis. O terceiro recurso permite ainda respostas de campo local em forma de Fano.

Para estudo experimental das respostas de campo local, é crucial sondar os campos locais em posições espaciais e espectrais especificadas. Os cientistas usam um único ponto quântico como um sensor minúsculo para sondar o espectro de campo local no nanogap da nanoantena. Quando o ponto quântico é colocado no campo local, está animado com o campo local, e sua intensidade de fotoluminescência pode revelar a resposta do campo local através da comparação com sua intensidade de fotoluminescência excitada diretamente pela luz incidente.

Técnicas de fabricação excelentes são necessárias para fabricar uma nanoantena tão minúscula e colocar o sensor de ponto quântico minúsculo no nanogap. Os cientistas usam a ponta afiada de um microscópio de força atômica (AFM) para fazer este trabalho, empurrando nanopartículas juntas em um substrato de vidro.

Os cientistas resumiram a relevância de seu trabalho:"Transformar um ponto quente de campo local em um ponto frio expande significativamente o alcance dinâmico da engenharia de campo local. As respostas de campo local em forma de Fano de baixo fundo e dinamicamente ajustáveis ​​podem contribuir para elementos de design para a caixa de ferramentas espacial, engenharia de campo local espectral e temporal. "

"Mais importante, o fundo baixo e a alta sintonia das formas de linha de Fano indicam que as interferências de campo local podem ser totalmente controláveis. Uma vez que as interferências de campo local desempenham um papel fundamental no espaço, engenharia espectral e temporal das respostas de campo local, esta conclusão encorajadora pode inspirar ainda mais diversos projetos de respostas de campo local com novas distribuições espaciais, dispersões espectrais e dinâmica temporal, que pode encontrar aplicação em nanoscopia, espectroscopia, controle quântico nano-óptico e nanolitografia. "