Em uma nova publicação de Avanços optoeletrônicos , pesquisadores liderados pelo professor Liu Yan da Universidade Xidian, China e o professor Gan Xuetao da Northwestern Polytechnical University, China, considere a geração e aplicação da ressonância de alto Q em metassuperfícies totalmente dielétricas.

Metamateriais são estruturas eletromagnéticas compostas artificiais que consistem em unidades de sub comprimento de onda, que pode realizar um controle eficiente e flexível das ondas eletromagnéticas. Metamateriais são uma área de pesquisa emergente para optoeletrônica, física, química e materiais, devido às suas novas propriedades físicas e aplicações potenciais.

Com o desenvolvimento na fabricação de nanoestruturas, As metassuperfícies totalmente dielétricas têm atraído muita atenção da pesquisa por causa de sua alta eficiência e baixa perda. Contudo, metassuperfícies baseadas em materiais ópticos tradicionais (como o silício) só podem suportar ressonâncias Q relativamente baixas, limitando suas aplicações em ação lasing, de detecção, e óptica não linear. Um conceito recentemente surgido de estados vinculados no continuum (BICs) fornece uma nova solução para superar esse problema. O conceito de BICs foi introduzido pela primeira vez na mecânica quântica. Representa um fenômeno de onda de modos, que têm a energia nos estados deslocalizados dentro do continuum. As metassuperfícies de suporte BIC podem alcançar ressonância de alto Q controlável, que pode estender sua aplicabilidade aos dispositivos que requerem recursos espectrais nítidos.

Os autores deste artigo propõem uma metassuperfície de Si baseada em blocos quebrados por simetria, que pode alcançar a ressonância de alto Q. Nanopartículas feitas de materiais convencionais só podem suportar um fator de qualidade relativamente baixo. O conceito de BIC oferece uma nova solução para superar esse problema. Este conceito aparece pela primeira vez na mecânica quântica, onde um verdadeiro BIC é uma abstração matemática com fator Q infinito. Nesse trabalho, a quebra de simetria é introduzida na estrutura periódica simétrica e os BICs ideais passam para o modo de vazamento com um fator Q alto. Ao mesmo tempo, o fator Q da ressonância pode ser controlado variando o tamanho dos defeitos introduzidos. Além disso, alterando a proposta de design, a relação entre o fator Q e o tamanho do defeito também pode ser ajustada. Uma ressonância de alto Q pode ser facilmente realizada desta forma e o efeito óptico não linear da estrutura pode ser obviamente aumentado na ressonância.

A pesquisa relatada neste artigo abre uma maneira de manipular BICs e realizar ressonâncias dinâmicas de alto Q, que constitui um passo significativo para o desenvolvimento de aplicações fotônicas ressonantes de alto Q. tecnologias óticas inovadoras e avançadas.