フラットで調整可能な光学技術に向けた大きな前進(Major step for flat and adjustable optics)

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2025-05-21 リンショーピング大学(LiU)

スウェーデンのリンショーピング大学の研究チームは、導電性ポリマーを活用して光学メタサーフェスの性能を最大10倍向上させることに成功しました。平坦な面にナノ構造を配置することで、従来のガラスレンズに代わる調整可能な光学制御を実現。特にナノアンテナは酸化還元反応によりオン・オフ切り替えが可能で、共鳴効果を利用することで光の相互作用を強化しました。この技術はホログラム、センサー、バイオメディカル分野などへの応用が期待されています。

<関連情報>

スイッチング可能な狭い非局所導電性高分子プラズモニクス Switchable narrow nonlocal conducting polymer plasmonics

Dongqing Lin,Yulong Duan,Pravallika Bandaru,Pengli Li,Mohammad Shaad Ansari,Alexander Yu. Polyakov,Janna Wilhelmsen & Magnus P. Jonsson
Nature Communications  Published:21 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-59764-5

フラットで調整可能な光学技術に向けた大きな前進(Major step for flat and adjustable optics)

Abstract

Dynamically switchable surface plasmons in conducting polymers constitute an emerging route towards intelligent metasurfaces, but polymer plasmons have so far suffered from weak resonances with low quality factors (Q < 1-2). Here, we address this by nonlocal coupling of individual poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) nanoantennas through collective lattice resonances (CLR) in periodic arrays (with resonance wavelengths around 2.0-4.5 μm). The results show that careful tuning of CLR matching conditions enables organic plasmonic resonances with Q up to 12. Angle-dependent extinction spectra connect the results to the enhancement of radiative coupling from diffractive lattice effects. Furthermore, the nonlocal coupling strength between nanoantenna units and lattice could be modulated via redox reactions, enabling the narrow CLRs to be reversibly switched with large modulation depth (between 7% and 45% extinction). By improving resonance strength and Q, the study circumvents previous limitations of conducting polymer plasmonics and shows feasibility for practical applications in active metasurfaces and nano-optics.

1701物理及び化学
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