I nanocristalli di conversione ascendente drogati con lantanidi (UCNPs) hanno dimostrato di essere promettenti nelle applicazioni di emissione di luce grazie alla loro emissione multicolore e alla lunga durata di vita dell’emissione. Tuttavia, il loro ulteriore progresso e le loro applicazioni pratiche affrontano sfide.

Un team di scienziati guidato dai professori Xiangping Li e Zi-Lan Deng dell’Università di Jinan, insieme a Junjie Li dell’Istituto di Fisica dell’Accademia delle Scienze della Cina e Yuri Kivshar dell’Università Nazionale Australiana, ha sviluppato una metasuperficie dielettrica per amplificare le emissioni di conversione ascendente. Studi precedenti si sono concentrati nell’aumentare la luminescenza di conversione ascendente accoppiando UCNPs con nanostrutture plasmoniche, ma le nanostrutture metalliche hanno un basso fattore di qualità (Q) e possono causare un effetto di estinzione.

Al contrario, le metasuperfici risonanti dielettriche composte da nanostrutture dielettriche ad alto indice di rifrazione supportano le risonanze Mie multipolari e offrono un’ottima alternativa per migliorare la fluorescenza. Gli scienziati hanno progettato e realizzato metasuperfici risonanti ad alto Q composte da mattoncini nano-diatomici. Queste metasuperfici supportano una modalità di stato legato quasi-Bound State in the Continuum (BIC) per l’incidenza polarizzata in y e una modalità di risonanza Mie ad alto Q per l’incidenza polarizzata in x. Quando sono state depositate UCNPs di NaYF4:Yb/Er sulla metasuperficie, hanno mostrato una luminiscenza di conversione ascendente ultrabrillante in bande duali.

Controllando la rotazione dell’analizzatore di polarizzazione, il team ha dimostrato un’emissione lineare e incrociata in bande duali con gradi di polarizzazione estremamente alti (DoP). Questo avanzamento apre possibilità per il miglioramento efficiente e il controllo della polarizzazione dell’emissione di UCNPs, con potenziali applicazioni in laser di conversione ascendente a soglia bassa e nell’immagine/sensorizzazione iperspettrale.

Il titolo dell’articolo di ricerca “Dual-band polarized upconversion photoluminescence enhanced by resonant dielectric metasurfaces” è stato pubblicato su eLight.

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