Published August 4, 2015
| Version v1
Publication
Open
Non-plasmonic nanoantennas for surface enhanced spectroscopies with ultra-low heat conversion
Creators
- 1. University of Buenos Aires
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 3. Imperial College London
Description
Nanoplasmonics has recently revolutionized our ability to control light on the nanoscale. Using metallic nanostructures with tailored shapes, it is possible to efficiently focus light into nanoscale field 'hot spots'. High field enhancement factors have been achieved in such optical nanoantennas, enabling transformative science in the areas of single molecule interactions, highly enhanced nonlinearities and nanoscale waveguiding. Unfortunately, these large enhancements come at the price of high optical losses due to absorption in the metal, severely limiting real-world applications. Via the realization of a novel nanophotonic platform based on dielectric nanostructures to form efficient nanoantennas with ultra-low light-into-heat conversion, here we demonstrate an approach that overcomes these limitations. We show that dimer-like silicon-based single nanoantennas produce both high surface enhanced fluorescence and surface enhanced Raman scattering, while at the same time generating a negligible temperature increase in their hot spots and surrounding environments.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
أحدثت تقنية النانو بلازمونيكس مؤخرًا ثورة في قدرتنا على التحكم في الضوء على المقياس النانوي. باستخدام البنى النانوية المعدنية ذات الأشكال المصممة خصيصًا، من الممكن تركيز الضوء بكفاءة في "النقاط الساخنة" للمجال النانوي. تم تحقيق عوامل تعزيز المجال العالي في مثل هذه الهوائيات النانوية البصرية، مما مكن العلوم التحويلية في مجالات تفاعلات الجزيء الواحد، وعدم الخطية المعززة للغاية وتوجيه الموجات النانوية. لسوء الحظ، تأتي هذه التحسينات الكبيرة على حساب الخسائر البصرية العالية بسبب الامتصاص في المعدن، مما يحد بشدة من التطبيقات في العالم الحقيقي. من خلال تحقيق منصة نانوية ضوئية جديدة تعتمد على البنى النانوية العازلة لتشكيل هوائيات نانوية فعالة مع تحويل منخفض للغاية للضوء إلى حرارة، نعرض هنا نهجًا يتغلب على هذه القيود. نظهر أن الهوائيات النانوية المفردة الشبيهة بالثنائي السيليكون تنتج كل من التألق المحسن للسطح العالي وتشتت رامان المحسن للسطح، بينما تولد في الوقت نفسه زيادة طفيفة في درجة الحرارة في النقاط الساخنة والبيئات المحيطة بها.Translated Description (French)
La nanoplasmonique a récemment révolutionné notre capacité à contrôler la lumière à l'échelle nanométrique. En utilisant des nanostructures métalliques avec des formes sur mesure, il est possible de focaliser efficacement la lumière dans des « points chauds » de champ à l'échelle nanométrique. Des facteurs d'amélioration de champ élevés ont été obtenus dans de telles nano-antennes optiques, permettant une science transformatrice dans les domaines des interactions à molécule unique, des non-linéarités hautement améliorées et du guidage d'ondes à l'échelle nanométrique. Malheureusement, ces grandes améliorations se font au prix de pertes optiques élevées dues à l'absorption dans le métal, limitant considérablement les applications réelles. Grâce à la réalisation d'une nouvelle plateforme nanophotonique basée sur des nanostructures diélectriques pour former des nanoantennes efficaces avec une conversion lumière en chaleur ultra-faible, nous démontrons ici une approche qui surmonte ces limitations. Nous montrons que les nano-antennes simples à base de silicium de type dimère produisent à la fois une fluorescence améliorée en surface élevée et une diffusion Raman améliorée en surface, tout en générant une augmentation de température négligeable dans leurs points chauds et les environnements environnants.Translated Description (Spanish)
La nanoplasmónica ha revolucionado recientemente nuestra capacidad para controlar la luz a nanoescala. Mediante el uso de nanoestructuras metálicas con formas personalizadas, es posible enfocar la luz de manera eficiente en "puntos calientes" de campo a nanoescala. Se han logrado altos factores de mejora de campo en tales nanoantenas ópticas, lo que permite una ciencia transformadora en las áreas de interacciones de moléculas individuales, no linealidades altamente mejoradas y guía de ondas a nanoescala. Desafortunadamente, estas grandes mejoras tienen el precio de altas pérdidas ópticas debido a la absorción en el metal, lo que limita severamente las aplicaciones en el mundo real. A través de la realización de una novedosa plataforma nanofotónica basada en nanoestructuras dieléctricas para formar nanoantenas eficientes con ultra baja conversión de luz en calor, aquí demostramos un enfoque que supera estas limitaciones. Mostramos que las nanoantenas individuales basadas en silicio similares a dímeros producen tanto una fluorescencia mejorada en la superficie como una dispersión Raman mejorada en la superficie, mientras que al mismo tiempo generan un aumento de temperatura insignificante en sus puntos calientes y entornos circundantes.Files
ncomms8915.pdf.pdf
Files
(1.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:a8d3659d4960adb4d9c22019e6d004e7
|
1.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- هوائيات نانوية غير بلازمية للتحليل الطيفي المحسن للسطح مع تحويل حراري منخفض للغاية
- Translated title (French)
- Nano-antennes non plasmoniques pour spectroscopies améliorées en surface avec conversion de chaleur ultra-faible
- Translated title (Spanish)
- Nanoantenas no plasmónicas para espectroscopias mejoradas de superficie con conversión de calor ultrabaja
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2254159412
- DOI
- 10.1038/ncomms8915
References
- https://openalex.org/W1965363510
- https://openalex.org/W1967351828
- https://openalex.org/W1979914837
- https://openalex.org/W1982601278
- https://openalex.org/W1987880468
- https://openalex.org/W1988438773
- https://openalex.org/W1988563331
- https://openalex.org/W1990844043
- https://openalex.org/W1991073842
- https://openalex.org/W1995057502
- https://openalex.org/W1999733648
- https://openalex.org/W2002769436
- https://openalex.org/W2006148754
- https://openalex.org/W2011295917
- https://openalex.org/W2013907110
- https://openalex.org/W2015069831
- https://openalex.org/W2023014881
- https://openalex.org/W2023080141
- https://openalex.org/W2023147957
- https://openalex.org/W2024177619
- https://openalex.org/W2026879820
- https://openalex.org/W2032622312
- https://openalex.org/W2032702837
- https://openalex.org/W2034642356
- https://openalex.org/W2034687471
- https://openalex.org/W2049616414
- https://openalex.org/W2051276349
- https://openalex.org/W2057357243
- https://openalex.org/W2057525163
- https://openalex.org/W2058987181
- https://openalex.org/W2078802223
- https://openalex.org/W2082065455
- https://openalex.org/W2083926174
- https://openalex.org/W2088525842
- https://openalex.org/W2097034060
- https://openalex.org/W2097268373
- https://openalex.org/W2115607954
- https://openalex.org/W2117788156
- https://openalex.org/W2122932285
- https://openalex.org/W2128432621
- https://openalex.org/W2139516501
- https://openalex.org/W2142965087
- https://openalex.org/W2151703299
- https://openalex.org/W2152345838
- https://openalex.org/W2156750191
- https://openalex.org/W2161989523
- https://openalex.org/W2168133696
- https://openalex.org/W2170944163
- https://openalex.org/W2331041743
- https://openalex.org/W2331537690
- https://openalex.org/W3037734545
- https://openalex.org/W3098921056
- https://openalex.org/W3099387588
- https://openalex.org/W3131735448
- https://openalex.org/W4241062113
- https://openalex.org/W4252624634
- https://openalex.org/W4296862