Em uma nova publicação da Avanços Opto-Eletrônicos, pesquisadores da Universidade de Tecnologia do Sul da China, Guangzhou, China, discutem nanoantena cubóide de silício com grande fator Purcell simultâneo para dipolo elétrico, dipolo magnético e emissão de quadrupolo elétrico.
O efeito Purcell é comumente usado para aumentar a taxa de emissão espontânea, modificando o ambiente local de um emissor de luz. A densidade do estado do fóton próximo ao emissor de luz pode ser ajustada através das nanoantenas metálicas ou dielétricas, modificando assim sua emissividade espontânea. As nanoantenas plasmônicas exibem extraordinárias ressonâncias plasmônicas de superfície que criam um campo elétrico altamente localizado e aumentam a densidade fotônica local dos estados, resultando no aumento da taxa de emissão espontânea. No entanto, o efeito é acompanhado por grandes perdas indesejadas devido à forte absorção do metal. Em contraste, nanoantenas dielétricas com alta permissividade e suporte a fortes ressonâncias de Mie fornecem o potencial de realizar manipulação de baixa perda de espalhamento de luz. Trabalhos recentes mostraram que nanoesferas dielétricas de tamanho suficientemente grande podem exibir os modos de ressonância de dipolo elétrico (ED), dipolo magnético (MD) e quadrupolo elétrico (EQ) na iluminação da onda plana e têm sido usadas para aumentar a emissão de MD, ou para aumentar a emissão ED e MD com diferentes tamanhos de nanoesferas, respectivamente. No entanto, ainda não está claro se essas nanoesferas dielétricas ou outras nanoestruturas dielétricas mais gerais podem ser utilizadas para aumentar simultaneamente a emissão espontânea de ED, MD e EQ com perda muito baixa e com grande magnitude em comparação com as nanoestruturas plasmônicas.

Os autores deste artigo propõem uma nanoantena dielétrica de silício para aumentar simultaneamente a emissão de dipolo elétrico, dipolo magnético e quadrupolo elétrico. Eles estudam a seção transversal de espalhamento, distribuição de carga polarizada e distribuição de campo eletromagnético para onda plana eletromagnética iluminando a nanoantena cuboide dielétrico de silício, identificando assim a existência simultânea de modos de ressonância ED, MD e EQ nesta nanoantena. O fator Purcell máximo calculado dos emissores ED, MD e EQ em diferentes orientações dentro da nanoantena é 18, 150 e 118, respectivamente, ocorrendo no comprimento de onda de ressonância de 475, 750 e 562 nm, respectivamente, combinando com os modos de ressonância no nanoantena e correspondente às cores azul, vermelho e verde. As características de distribuição de carga de polarização ajudam a esclarecer a excitação e radiação desses modos de ressonância como a origem física do grande fator Purcell ocorrendo simultaneamente nesta nanoantena cubóide de silício. Esses resultados teóricos podem ajudar a explorar profundamente e projetar a nanoantena dielétrica como um candidato ideal para aumentar a emissão ED, MD e EQ simultaneamente com uma perda muito pequena na faixa visível, que é superior ao esquema mais popular da nanoantena plasmônica. + Explorar mais

Modulação extraordinária da polarização da luz com plasmons escuros em nanocavidades magnetoplasmônicas