Photoluminescence control by hyperbolic metamaterials and metasurfaces: a review

OPTO-ELECTRONIC ADVANCES. 2021. Vol. 4. No. 8. Article 210031.

Beliaev L., Takayama O., Мелентьев П. Н., Lavrinenko A.

Фотолюминесценция, в том числе флуоресценция, играет огромную роль в широком спектре приложений, от биомедицинского зондирования и визуализации до оптоэлектроники. Таким образом, усиление и контроль фотолюминесценции имеет огромное влияние как на фундаментальные научные исследования, так и на вышеупомянутые приложения. Среди различных нанофотонных схем и наноструктур для усиления фотолюминесценции мы рассматриваем определенный тип наноструктур, образующих, так называемые, гиперболические метаматериалы (ГММ). ГММ - это сильно анизотропные метаматериалы, которые создают сильные локализованные электрические поля. Следовательно, ГММ естественным образом могут усиливать фотолюминесценцию молекул красителя, квантовых точек, центров вакансий азота в алмазах, перовскитов и ​​дихалькогенидов переходных металлов. Представлен обзор различных конфигураций ГММ, включая многослойные металло-диэлектрические слои, канавки, металлические нанопроволоки и полые структуры, изготовленные с использованием благородных металлов, прозрачных проводящих оксидов и тугоплавких металлов в качестве плазмонных элементов. В обзоре также обсуждается лазерная генерация, реализованную с помощью ГММ.

Ключевые слова: нанофотоника, метаматериалы, metamaterials, nanophotonics, fluorescence, metasurfaces, флуоресценция, метаповерхность, Purcell effect, эффект Парселла, hyperbolic metamaterials, гиперболические метаматериалы

ПУБЛИКАЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПРОЕКТА: Визуализация единичных биомолекул на основе сильной оптической связи (2021)