Modulación foto-termo-óptica de la dispersión Raman de nanoestructuras de silicio resonantes de Mie

La dispersión Raman es sensible a la temperatura local y, por lo tanto, ofrece una herramienta conveniente para la termometría óptica no intrusiva y no destructiva a escala nanométrica. A su vez, las nanoestructuras dieléctricas completas, como las partículas de silicio, presentan un calentamiento fototérmico fuertemente mejorado debido a las resonancias de Mie, lo que conduce a la fuerte modulación de la intensidad de la dispersión elástica de Rayleigh a través de efectos termo-ópticos subsiguientes. Sin embargo, la influencia del complejo efecto foto-termo-óptico sobre la dispersión Raman inelástica aún no se ha explorado para nanoestructuras dieléctricas resonantes. En este trabajo, demostramos experimentalmente que la fuerte interacción foto-termo-óptica resulta en la dependencia no lineal de la intensidad de la señal de dispersión Raman de una nanopartícula de silicio cristalino a través de la reconfiguración térmica de la respuesta resonante. Nuestros resultados revelan un papel crucial de la sensibilidad espectral de la resonancia de Mie a la temperatura, que modifica no solo la conversión de la luz incidente en calor, sino también la eficiencia de la dispersión Raman. El modelo integral desarrollado proporciona el mecanismo para la modulación térmica de la dispersión Raman, iluminando la física de la interacción fotón-fonón de materiales resonantes, que es esencial para la validación de la nanotermometría Raman en estructuras de silicio resonantes bajo un campo láser fuerte.