Winkelaufgelöste Polarimetrie mit quasi-gebundenen Zuständen im Kontinuum plasmonischer Metamaterialien durch 3D-Aerosol-Nanodruck

Drei-dimensionale (3D) plasmonische Metamaterialien mit gut angeordneten subwellenlängen Nanostrukturen ermöglichen eine effektive Kopplung zwischen elektrischen Dipolen und einfallenden elektromagnetischen Wellen. Diese Kopplung ermöglicht einzigartige optische Antworten, einschließlich lokalisierter Oberflächenplasmonresonanz (LSPR) und quasi-gebundener Zustände im Kontinuum (q-BIC). Während 3D plasmonische Metamaterialien mit LSPR und q-BIC unabhängig für Sensoren erforscht wurden, bleibt die Erzielung gleichzeitiger optischer Antworten im nahen Infrarotbereich eine Herausforderung. Hier präsentieren wir 3D plasmonische Metamaterialien, die LSPR und q-BIC innerhalb einer einzigen π-förmigen plasmonischen Struktur integrieren, die mittels einer 3D-Aerosol-Nanodrucktechnik hergestellt wurde. Diese Drucktechnik kontrolliert das lokale elektrostatische Feld, um geladene metallische Nanoaerosole präzise zu positionieren, was das parallele Drucken von π-förmigen plasmonischen Strukturen unter Umgebungsbedingungen ermöglicht. Die gedruckten π-förmigen plasmonischen Strukturen weisen zwei distincte optische Modi auf: x-polarisationssensitives LSPR und transversalmagnetisches Modus-sensitives q-BIC im nahen Infrarotbereich. Durch die Ausnutzung dieser dualen optischen Antworten demonstrieren wir die gleichzeitige Polarisationserkennung und Analyse des Einfallswinkels, indem wir die π-förmigen plasmonischen Strukturen in kommerzielle Fourier-Transform Infrarotspektroskopie integrieren, die als "numerische Apertur-detektive Polarimetrie" bezeichnet wird. Dieser Ansatz bietet Perspektiven zur Bewertung der Ausrichtung in optischen und Bildgebungssystemen mit Lichtverteilungsanalysen. Darüber hinaus bietet die 3D-Aerosol-Nanodrucktechnik einen Weg zur Herstellung von 3D plasmonischen Metamaterialien mit komplexen Geometrien und optischen Eigenschaften, wodurch ihre potenziellen Anwendungen in der Nano-Optik erweitert werden.