Sensado Mejorado en Modo Brewster con Metamaterial Hiperbólico

Resumen Los metamaterials hiperbólicos (HMMs) se utilizan para demostrar una biosensibilidad extrema mediante la excitación de sus modos de alta k. Sin embargo, se requieren acopladores de momento, como rejillas de difracción sublongitudinales o prismas de alto índice voluminosos, para excitar estos modos no radiativos, lo cual no es rentable y, por tanto, no es adecuado para aplicaciones en el punto de atención. Aquí se propone y demuestra experimentalmente una plataforma de sensor basada en HMM de bajo costo y escalable, mediante la excitación del modo Brewster de HMM desde el espacio libre. Se muestra la excitación de modos Brewster en un HMM multicapa que comprende capas delgadas alternas de TiN y material de cambio de fase, como Sb 2 S 3. Los modos Brewster en la región hiperbólica ocurren debido a un cambio de fase abrupto, y se realiza un desplazamiento Goos–Hänchen mejorado en el ángulo de Brewster. La sensibilidad mejorada del índice de refracción se demuestra aprovechando la fase singular de la luz asociada con el modo Brewster del HMM propuesto. Este dispositivo nanofotónico integrado en microfluidos y sin litografía puede ser una plataforma de sensor potencial para el desarrollo rentable de biosensores sin etiqueta para aplicaciones en el punto de atención.