Ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Οκαγιάμα, το Πανεπιστήμιο του Χοκάιντο και το Πανεπιστήμιο του Πεκίνου ανέπτυξε νανοδομές από το διδιάστατο υλικό MoOCl₂, οι οποίες επιτρέπουν τον ανεξάρτητο έλεγχο δύο διαφορετικών τύπων οπτικού συντονισμού εντός της ίδιας δομής.
Διπλή οπτική συμπεριφορά βάσει κρυσταλλικής κατεύθυνσης
Οι μεταλλικές νανοδομές συγκεντρώνουν το φως σε μικρούς όγκους, ενώ οι διηλεκτρικές το αποθηκεύουν με ελάχιστες απώλειες. Η ταυτόχρονη αξιοποίηση των δύο ιδιοτήτων απαιτούσε έως τώρα περίπλοκες υβριδικές κατασκευές, στις οποίες οι οπτικές λειτουργίες αναμειγνύονταν.
Το υλικό MoOCl₂ συμπεριφέρεται ως μέταλλο κατά μήκος του ενός κρυσταλλικού άξονα και ως διηλεκτρικό στον κάθετο άξονα. Τοποθετώντας νανοδίσκους MoOCl₂ πάνω σε ανακλαστική στρώση χρυσού, οι ερευνητές κατάφεραν να διεγείρουν τοπικό πλασμονικό συντονισμό με φως πολωμένο στον άξονα x, και διηλεκτρικό μαγνητικό διπολικό συντονισμό με φως πολωμένο στον άξονα y. Οι δύο λειτουργίες παραμένουν διαχωρισμένες χωρίς παρεμβολές.
Μηχανισμός εναλλαγής και μελλοντικές εφαρμογές
Ο διηλεκτρικός συντονισμός παρουσίασε συντελεστή ποιότητας 45,3, δηλαδή 5,7 φορές υψηλότερο από τον πλασμονικό, καθώς και σημαντικά ισχυρότερο σήμα φωτοεκπομπής. Προσαρμόζοντας τη γεωμετρία, οι επιστήμονες συντόνισαν και τους δύο τύπους στο ίδιο μήκος κύματος.
Η εναλλαγή μεταξύ των δύο συντονισμών επιγχάνεται απλώς με την αλλαγή της πόλωσης του προσπίπτοντος φωτός. Η εξέλιξη αυτή ανοίγει τον δρόμο για τη δημιουργία συμπαγών οπτικών διακοπτών, αισθητήρων υψηλής ευαισθησίας, συστημάτων οπτικών επικοινωνιών και μεταεπιφανειών πολλαπλών λειτουργιών.