Les résonances plasmoniques de réseau de surface (SLR) supportées par des réseaux de nanoparticules métalliques ont de nombreux avantages tels que de fortes améliorations de champ étendues sur de grands volumes, ainsi que de longues durées de vie, largeurs de trait étroites, dispersion dépendant de l'angle, et une large gamme d'accordabilité de longueur d'onde.

Afin d'améliorer les performances des dispositifs nanophotoniques à base de reflex tels que les nanolasers, dispositifs optiques non linéaires, et capteurs optiques, beaucoup d'efforts ont été consacrés à l'amélioration des facteurs de qualité des reflex.

Un groupe de recherche dirigé par le Dr Li Guangyuan des Instituts de technologie avancée de Shenzhen (SIAT) de l'Académie chinoise des sciences a découvert que les réseaux de nanohémisphères peuvent améliorer considérablement les facteurs de qualité des reflex.

L'étude du groupe, intitulé "Résonances de réseau de surface plasmonique exceptionnellement étroites dans un réseau de nanohémisphères d'or, " a été publié dans le Journal of Physics D :Physique appliquée le 24 août.

Dans les études précédentes, Les SLR étaient principalement soutenus par des nanotiges métalliques périodiques. Selon une revue récente, les facteurs de qualité de ces reflex sont ~150 pour la lumière visible, ~300 pour les longueurs d'onde télécom, et ~500 pour le régime infrarouge moyen, respectivement.

Bien que la forme du réseau soit vitale pour les facteurs de qualité, des études impliquant diverses géométries n'ont pas conduit à un rétrécissement remarquable anticipé des résonances plasmoniques de surface localisées (LSPR) associées à ces particules.

Dans cette étude, les chercheurs ont étudié les reflex soutenus par un réseau de nanohémisphères périodiques 2-D intégré dans un environnement diélectrique symétrique. Leurs résultats de simulation ont montré que les reflex hors du plan peuvent avoir une largeur de raie de résonance ultra-étroite (~0,9 nm) à des longueurs d'onde visibles autour de 715 nm.

Ce résultat correspond à un facteur de qualité exceptionnellement élevé de 794, qui était d'un ordre de grandeur supérieur à celui des nanotiges largement adoptées.

En outre, l'équipe a également montré comment obtenir des facteurs de haute qualité basés sur le désaccord entre l'anomalie de Rayleigh et le LSPR d'une nanoparticule isolée.

"Le flux d'énergie se propage le long de la surface et contourne la nanoparticule, qui imite un ruisseau contournant une pierre, " a déclaré le Dr Li Guangyuan. " Nous savons tous qu'une pierre ronde introduit des perturbations plus faibles. Cela nous a inspiré à remplacer les nanotiges par des nanohémisphères."

Les chercheurs continuent maintenant à fabriquer des modèles de réseaux de nanohémisphères 2D avec une taille et une forme de caractéristiques contrôlées, ce qui est difficile mais faisable.

Ils pensent que les reflex pris en charge par un réseau de nanohémisphères 2-D, présentant des facteurs de qualité beaucoup plus élevés que les nanotiges, sera attrayant dans diverses applications, y compris les nanolasers, optique non linéaire, et la détection ultrasensible.