Les nanocristaux de conversion ascendante dopés aux lanthanides (UCNPs) se sont révélés prometteurs dans les applications d’émission de lumière en raison de leur émission multicouleur et de leur longue durée de vie d’émission. Cependant, leur progression et leurs applications pratiques sont confrontées à des défis.

Une équipe de scientifiques dirigée par les professeurs Xiangping Li et Zi-Lan Deng de l’Université de Jinan, avec Junjie Li de l’Institut de physique de l’Académie des sciences de Chine et Yuri Kivshar de l’Université nationale d’Australie, a développé une métasurface diélectrique pour amplifier les émissions de conversion ascendante. Les études précédentes se sont concentrées sur l’amélioration de la luminiscence de conversion ascendante en couplant UCNPs avec des nanostructures plasmoniques, mais les nanostructures métalliques ont de faibles valeurs de facteur de qualité (Q) et peuvent entraîner un effet d’extinction.

Au lieu de cela, les métasurfaces résonantes diélectriques composées de nanostructures diélectriques à indice de réfraction élevé supportent les résonances Mie multipolaires et offrent une excellente alternative pour l’amélioration de la fluorescence. Les scientifiques ont conçu et fabriqué des métasurfaces résonantes de haut Q composées de briques diatomiques nanostructurées. Ces métasurfaces supportent un mode d’état lié quasi-Bound State in the Continuum (BIC) pour une incidence polarisée dans l’axe y et un mode de résonance Mie de haut Q pour une incidence polarisée dans l’axe x. Lorsque les UCNPs NaYF4:Yb/Er ont été déposées sur la métasurface, elles ont montré une photoluminescence de conversion ascendante ultrabrillante dans des bandes duales.

En contrôlant la rotation de l’analyseur de polarisation, l’équipe a démontré une émission linéaire et croisée dans des bandes duales avec des degrés de polarisation ultra-élevés (DoP). Cette avancée ouvre des possibilités pour l’amélioration efficace et le contrôle de la polarisation de l’émission des UCNPs, avec des applications potentielles dans les lasers de conversion ascendante à seuil bas et dans l’imagerie/sensorisation hyperspectrale.

L’article de recherche intitulé « Dual-band polarized upconversion photoluminescence enhanced by resonant dielectric metasurfaces » a été publié dans la revue eLight.

Source :
Ziwei Feng et al, Dual-band polarized upconversion photoluminescence enhanced by resonant dielectric metasurfaces, eLight (2023). DOI: 10.1186/s43593-023-00054-2