Dans une nouvelle publication de Avancées opto-électroniques , chercheurs dirigés par le professeur Andrei V. Lavrinenko et le Dr Pavel N. Melentiev du DTU Fotonik-Department of Photonics Engineering, Université technique du Danemark, Lyngby, le Danemark et le Groupe Nanoplasmonique et Nanophotonique, Institut de Spectroscopie RAS, Moscou, La Russie discute du contrôle de la photoluminescence par des métamatériaux hyperboliques et des métasurfaces.

Photoluminescence, émission de lumière des matériaux, y compris la fluorescence, joue un rôle important dans une grande variété d'applications, de la détection et de l'imagerie biomédicales à l'optoélectronique. Par conséquent, l'amélioration et le contrôle de la photoluminescence ont un impact immense à la fois sur la recherche scientifique fondamentale et les applications susmentionnées. Parmi divers schémas nanophotoniques et nanostructures pour améliorer la photoluminescence, les auteurs de cet article se sont concentrés sur un certain type de nanostructures, métamatériaux hyperboliques (HMM) et métasurfaces. Les HMM sont des métamatériaux hautement anisotropes, qui produisent des champs électriques localisés intenses, conduisant à des interactions lumière-matière améliorées et à un contrôle de la directivité d'émission. Les principaux éléments constitutifs des HMM sont des couches métalliques et diélectriques et/ou des tranchées et des structures de nanofils métalliques, qui peut être en métaux nobles, oxydes conducteurs transparents, et les métaux réfractaires en tant qu'éléments plasmoniques. Ce qui est très important, par leur structure de HMMs, sont des constructions non résonantes offrant une amélioration de la photoluminescence dans de larges gammes de longueurs d'onde. Les métasurfaces hyperboliques sont des variantes bidimensionnelles des HMM.

Dans cette revue, les auteurs discutent des progrès actuels dans le contrôle de la photoluminescence avec divers types de HMM et de métasurfaces. Les pertes étant inévitables dans le domaine optique, HMMs actifs avec des milieux de gain pour la compensation des pertes d'absorption des structures sont également discutés. De tels HMM stimulent la photoluminescence des molécules de colorant, points quantiques, centres de vacance d'azote dans les diamants, pérovskites et dichalcogénures de métaux de transition pour les longueurs d'onde optiques allant de l'UV au proche infrarouge (λ =290–1000 nm). Par la combinaison des matériaux constitutifs et des paramètres structurels, un HMM peut être conçu pour contrôler la photoluminescence en termes de rehaussement, directivité d'émission, et statistiques (émission monophotonique, lumière classique, laser) à n'importe quelle gamme de longueurs d'onde souhaitée dans les régions de longueur d'onde visible et proche infrarouge. Les systèmes basés sur HMM peuvent servir de plate-forme robuste pour de nombreuses applications, des sources lumineuses à la bio-imagerie et à la détection.