Optiska nanoantenner kan omvandla utbredningsljus till lokala fält. De lokala fältsvaren kan konstrueras för att uppvisa icke-triviala egenskaper i rumslig, spektrala och temporala domäner. Lokala fältinterferenser spelar en nyckelroll i konstruktionen av lokala fältsvar. Genom att kontrollera lokala fältstörningar, forskare har visat lokala fältsvar med olika rumsliga fördelningar, spektrala dispersioner och temporal dynamik. Olika frihetsgrader för excitationsljuset har använts för att kontrollera lokala fältinterferenser, som polarisering, strålform och strålposition, och infallsriktning. Trots anmärkningsvärda framsteg, Att uppnå fullt kontrollerbara lokala fältinterferenser är fortfarande en stor utmaning. En fullt kontrollerbar lokalfältstörning bör vara kontrollerbar mellan en konstruktiv störning och en fullständig destruktiv störning. Detta skulle medföra oöverträffade fördelar för konstruktionen av lokala fältsvar.

I en ny tidning publicerad i Ljusvetenskap och tillämpningar , ett team av forskare från Kina, ledd av professor Sailing He från Zhejiang University och professor Jianwei Tang från Huazhong University of Science and Technology, har experimentellt visat att baserat på en fullt kontrollerbar lokalfältsinterferens utformad i nanogapet av en nanoantenn, en hotspot på lokalområdet kan förvandlas till en kall plats, och den spektrala spridningen av det lokala fältsvaret kan uppvisa dynamiskt inställbara Fano-linjeformer med nästan försvinnande Fano-dippar. Genom att helt enkelt kontrollera excitationspolarisationen, Fanos asymmetriparameter q kan ställas in från negativa till positiva värden, och på motsvarande sätt, Fano-dip kan ställas in över ett brett våglängdsområde. Vid Fano-dopparna, den lokala fältintensiteten är kraftigt undertryckt med upp till ~50-faldigt.

Nanoantennen är en asymmetrisk dimer av kolloidala guld nanorods, med en nanogap mellan nanoroderna. Det lokala fältsvaret i nanogap har följande funktioner:Först, ett lokalt fält kan exciteras av båda ortogonala polarisationer; andra, den lokala fältpolarisationen har ett försumbart beroende av excitationspolarisationen; tredje, det lokala fältsvaret är resonant för en excitationspolarisering, men icke-resonant för den ortogonala excitationspolarisationen. De två första funktionerna gör de lokala fältstörningarna fullt kontrollerbara. Den tredje funktionen möjliggör ytterligare Fano-formade lokala fältsvar.

För experimentell studie av de lokala fältsvaren, det är avgörande att undersöka de lokala fälten vid specificerade rumsliga och spektrala positioner. Forskarna använder en enda kvantprick som en liten sensor för att undersöka det lokala fältspektrumet i nanoantennen. När kvantpunkten placeras i det lokala fältet, den är upphetsad av det lokala fältet, och dess fotoluminescensintensitet kan avslöja det lokala fältsvaret genom jämförelse med dess fotoluminescensintensitet exciterad direkt av det infallande ljuset.

Fantastiska tillverkningstekniker behövs för att tillverka en så liten nanoantenn och sätta den lilla kvantpunktssensorn i nanogap. Forskarna använder den vassa spetsen på ett atomkraftmikroskop (AFM) för att göra det här jobbet, trycker ihop nanopartiklar på ett glassubstrat.

Forskarna sammanfattade relevansen av deras arbete:"Att förvandla ett lokalt fält hot spot till en cold spot utökar det dynamiska området för lokal fältteknik avsevärt. Den demonstrerade låga bakgrunden och dynamiskt inställbara Fano-formade lokala fältsvaren kan bidra till att designelement till verktygslådan för rumslig, spektral och temporal lokalfältsteknik."

"Mer viktigt, den låga bakgrunden och den höga inställningen av Fano-linjeformerna indikerar att lokala fältstörningar kan göras fullt kontrollerbara. Eftersom lokala fältinterferenser spelar en nyckelroll i det rumsliga, spektral och tidsmässig konstruktion av de lokala fältsvaren, denna uppmuntrande slutsats kan ytterligare inspirera olika utformningar av lokala fältsvar med nya rumsliga distributioner, spektrala dispersioner och temporal dynamik, som kan hitta tillämpning inom nanoskopi, spektroskopi, nano-optisk kvantkontroll och nanolitografi."