À une époque où la compréhension et la manipulation de la lumière à l'échelle nanométrique sont de plus en plus cruciales, un article paru dans Light :Science &Applications révèle un bond en avant significatif.

Une équipe de scientifiques de l'Institut Langevin, ESPCI Paris, Université PSL et CNRS a développé une méthode sophistiquée pour mesurer l'amélioration de l'interaction lumineuse à l'échelle nanométrique en utilisant des molécules uniques comme sondes. Les nanoantennes à espacement diélectrique, développées et fabriquées à l'Imperial College de Londres, sont au cœur de cette recherche.

De telles structures sont constituées de phosphure de gallium (GaP), un matériau choisi pour son indice de réfraction élevé et ses faibles pertes optiques. Ce travail collaboratif implique une approche innovante utilisant des molécules uniques pour sonder l'interaction améliorée de la lumière facilitée uniquement par ces nanoantennes sans modification du nanosystème avec des sondes en champ proche, permettant d'obtenir une augmentation notable de 30 fois des taux de désintégration radiative au niveau d'une seule molécule.

Les scientifiques expliquent :« Notre travail se concentre sur la mesure précise de la manière dont la lumière interagit avec les nanostructures. En utilisant des molécules uniques comme sondes, nous avons pu observer et quantifier l'amélioration de l'interaction lumineuse, un aspect crucial pour faire progresser les technologies nanophotoniques.

La recherche va au-delà de la simple exploration théorique, offrant des informations pratiques sur les interactions lumière-matière. "Il ne s'agit pas seulement d'observer une interaction lumineuse améliorée; il s'agit de la mesurer au niveau d'une seule molécule avec une précision spatiale remarquable. Nos résultats sont essentiels pour les applications futures dans des domaines où la compréhension et le contrôle de la lumière à si petite échelle sont essentiels."

La méthodologie et les résultats de l'étude soulignent l'efficacité des techniques de mesure avancées en nanophotonique.

"Notre recherche a réussi à cartographier la distribution spatiale de l'amélioration du taux de désintégration radiative, révélant que même s'il existe une mauvaise localisation de molécules uniques en raison de leur interaction avec la structure, cet effet est minime dans l'espace de la nanoantenne, offrant ainsi un contrôle précis de la luminosité. source d'émission de photons uniques", expliquent les scientifiques.

"Cette précision de mesure ouvre de nouvelles voies pour la caractérisation de dispositifs optiques hautement sensibles et approfondit notre compréhension de l'amélioration de l'interaction d'un émetteur quantique avec une nanostructure."

En conclusion, les scientifiques soulignent les implications plus larges de leurs travaux. "Notre recherche fournit une nouvelle lentille à travers laquelle observer les interactions nanophotoniques. La capacité de mesurer l'interaction de la lumière avec une telle précision ouvre la voie à des percées dans diverses applications, de l'informatique quantique à la détection quantique en passant par le diagnostic médical."

Plus d'informations : R. Margoth Córdova-Castro et al, Imagerie super-résolue à émetteur unique de l'amélioration du taux de décroissance radiative dans les nanoantennes à espace diélectrique, Lumière :Science et applications (2024). DOI :10.1038/s41377-023-01349-2

Informations sur le journal : La lumière :science et applications

Fourni par Light Publishing Center, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics And Physics, CAS