Em uma nova publicação de Avanços optoeletrônicos , pesquisadores liderados pelo Professor Andrei V. Lavrinenko e Dr. Pavel N. Melentiev do DTU Fotonik-Departamento de Engenharia Fotônica, Universidade Técnica da Dinamarca, Lyngby, Dinamarca e o Nanoplasmonics and Nanophotonics Group, Instituto de Espectroscopia RAS, Moscou, A Rússia discute o controle da fotoluminescência por metamateriais hiperbólicos e metassuperfícies.

Fotoluminescência, emissão de luz de materiais, incluindo fluorescência, desempenha um grande papel em uma ampla variedade de aplicações, desde sensoriamento biomédico e imagens até optoeletrônica. Portanto, o aprimoramento e o controle da fotoluminescência têm um impacto imenso tanto na pesquisa científica fundamental quanto nas aplicações mencionadas anteriormente. Entre vários esquemas nanofotônicos e nanoestruturas para aumentar a fotoluminescência, os autores deste artigo se concentraram em um certo tipo de nanoestruturas, metamateriais hiperbólicos (HMMs) e metasuperfícies. HMMs são metamateriais altamente anisotrópicos, que produzem intensos campos elétricos localizados, levando a interações de luz-matéria aprimoradas e controle de diretividade de emissão. Os principais blocos de construção de HMMs são camadas de metal e dielétricas e / ou trincheiras e estruturas de nanofios de metal, que pode ser feito de metais nobres, óxidos condutores transparentes, e metais refratários como elementos plasmônicos. O que é muito importante, por sua estrutura de HMMs, são construções não ressonantes que fornecem aprimoramento de fotoluminescência em amplas faixas de comprimento de onda. Metassuperfícies hiperbólicas são variantes bidimensionais de HMMs.

Nesta revisão, os autores discutem o progresso atual no controle da fotoluminescência com vários tipos de HMMs e metassuperfícies. Como as perdas são inevitáveis ​​no domínio óptico, HMMs ativos com meios de ganho para compensação das perdas de absorção das estruturas também são discutidos. Esses HMMs aumentam a fotoluminescência das moléculas de corante, pontos quânticos, centros de vacância de nitrogênio em diamantes, perovskitas e dichalcogenetos de metais de transição para comprimentos de onda ópticos de UV a infravermelho próximo (λ =290-1000 nm). Pela combinação de materiais constituintes e parâmetros estruturais, um HMM pode ser projetado para controlar a fotoluminescência em termos de realce, diretividade de emissão, e estatísticas (emissão de fóton único, luz clássica, lasing) em qualquer faixa de comprimento de onda desejada dentro das regiões de comprimento de onda visível e infravermelho próximo. Os sistemas baseados em HMM podem servir como uma plataforma robusta para inúmeras aplicações, de fontes de luz a bioimagem e detecção.