LSPR em pequenos NPs metálicos. (A) Ilustração esquemática para a representação da aplicação de um campo elétrico ao longo do eixo z. (B) Um pequeno Ag NP é cercado pelo enriquecimento de campo (mapa de cores) e linhas de campo do vetor Poynting completo, que está em ressonância (direita) a 346 nm ou fora de ressonância (esquerda) a 600 nm [44] . Fotoexcitação e relaxamento de NPs metálicos. (C a F) Os processos de excitação e subsequente relaxamento que ocorrem quando um pulso de laser ilumina um NP metálico. Aqui, o cinza representa os estados eletrônicos, enquanto o vermelho denota elétrons excitados, e uma deficiência de elétrons (um buraco) é mostrada em azul. (C) A ativação de um LSP direciona a luz primeiro para e para o NP [94,97]. (D) Seguindo o amortecimento de Landau, os pares e – h reemitem fótons, ou a multiplicação de carga ocorre devido à interação e – e, levando ao decaimento dentro de um tempo de τn-ésimo na faixa de 1 a 100-fs. (E) A dispersão de e – e ocorre dentro de um tempo de τel em 100 fs a 1 ps. (F) Dissipação de calor no ambiente de 100 ps a 10 ns através do processo de condução térmica [97]. (G) Representação do ponto de simetria no espaço vetorial de onda recíproco de Sr2RuO4 para monitorar o momento e a energia dos elétrons emitidos pela luz [102]. (H) Caminhos eletrônicos e aprimoramento de campo simulado na faixa de energia de 0 a 100 eV, com comprimento de antena de 160 nm [103]. Crédito:Ciência Ultrarrápida (2023). DOI:10.34133/ultrafastscience.0048 A plasmônica está desempenhando um papel crucial no avanço da nanofotônica, já que as estruturas plasmônicas exibem uma ampla gama de características físicas que são beneficiadas por interações luz-matéria localizadas e intensificadas. Essas propriedades são exploradas em inúmeras aplicações, como espectroscopia de espalhamento Raman de superfície aprimorada, sensores e nanolasers.
Além dessas aplicações, a resposta óptica ultrarrápida dos plasmons também é uma propriedade crucial que tem sido explorada para obter comutação de sinal óptico em diferentes bandas espectrais, o que é crítico para circuitos lógicos ópticos avançados e sistemas de telecomunicações.
Recentemente, a comutação óptica tornou-se um componente significativo no avanço da computação totalmente óptica e do processamento de sinais, em que esses dispositivos de comutação óptica são obrigados a ter velocidade de resposta e profundidade de modulação aprimoradas, juntamente com uma ampla gama de sintonia espectral.
Os recentes desenvolvimentos na fabricação e caracterização de nanoestruturas plasmônicas têm estimulado efeitos contínuos na busca por suas potenciais aplicações no campo da fotônica. Concentrando-se no papel da plasmônica na fotônica, o Prof. Liu e sua equipe cobriram avanços recentes em materiais plasmônicos ultrarrápidos com foco principal na comutação totalmente óptica.
Os fenômenos fundamentais da interação luz-matéria plasmônica e da dinâmica dos plasmons foram discutidos através da elaboração dos processos ultrarrápidos desvendados por métodos experimentais e teóricos, juntamente com uma ilustração abrangente do aproveitamento da plasmônica ultrarrápida para comutação totalmente óptica e geração de laser de pulso com foco em design e desempenho do dispositivo.
Aqui, eles introduziram interações luz-matéria associadas à resposta plasmônica ultrarrápida observada em diferentes materiais e estruturas plasmônicas na primeira seção e depois ilustraram os métodos teóricos e experimentais desenvolvidos para investigar o mecanismo ultrarrápido em plasmons.
Nas seções seguintes deste artigo, eles discutiram e resumiram os sistemas de comutação óptica plasmônica ultrarrápida categorizados com base em metassuperfícies plasmônicas feitas de metais nobres, materiais híbridos de mudança de fase, óxidos condutores e guias de onda, que são ainda divididos por bandas espectrais no faixas do visível e do infravermelho próximo. A última seção discute a geração de lasers de pulso ultrarrápidos usando interruptores ópticos ultrarrápidos plasmônicos.
A plasmônica ultrarrápida tem sido amplamente explorada para um número crescente de aplicações fotônicas. Este artigo de revisão servirá como literatura de referência para pesquisadores explorarem novos processos em fotônica incorporando plasmônica.
As descobertas foram publicadas na revista Ultrafast Science .
