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Demostración experimental del origen microscópico del dicroísmo circular en metamateriales bidimensionales

17 de enero de 2017
Autores

Schnell, R. Hillenbrand, M. A. Belkin y G. Shvets

Puntos clave

  • AFM-IR y s-SNOM se han utilizado en combinación para sondear el papel de la quiralidad en el dicroísmo circular observado en las metasuperficies 2D a nanoescala
  • Al acceder tanto a la información radiativa (s-SNOM) como a la no radiativa (AFM-IR) sobre estructuras plasmónicas, se pueden obtener propiedades plasmónicas únicas y complementarias.
  • s-SNOM se utiliza para mapear la distribución de energía óptica de las metasuperficies 2D.
  • AFM-IR se utiliza para detectar el calentamiento Ohmic en la estructura.
  • Por primera vez, se ha establecido de manera concluyente el dicroísmo circular observado en las metasuperficies 2D se atribuye al calentamiento ohmic dependiente de la entrega.

Abstracto

La actividad óptica y el dicroísmo circular son fenómenos físicos fascinantes que se originan en la interacción de la luz con moléculas quirales u otros objetos nano que carecen de simetrías espejo en el espacio tridimensional (3D). Si bien las propiedades ópticas quirales son débiles en la mayoría de los materiales naturales, pueden diseñarse y mejorarse significativamente en medios ópticos sintéticos conocidos como metamateriales quirales, donde la simetría espacial de sus bloques de construcción se rompe a nanoescala. Aunque originalmente se descubrió en estructuras 3D, el dicroísmo circular también puede emerger en una metasuperficie bidimensional (2D). El origen del dicroísmo circular resultante es bastante sutil, y está relacionado con la disipación no radiativa (Ohmic) de las metamoléculas constituyentes. Debido a que tal disipación se produce a nanoescala, este efecto nunca se ha sondeado y visualizado experimentalmente. Utilizando un conjunto de herramientas de medición de nanoescala desarrolladas recientemente, establecemos que el dicroísmo circular en una metasuperficie nanoestructurada se produce debido al calentamiento ohmico dependiente de la mano.

Debido a que los iones de cloruro modifican la celosía de perovskita, ampliando así la banda, la medición de la banda produce localmente el contenido local de cloruro. Después de un recocido suave (60 min,60oC)las películas consisten en fases Cl-rich (x < 0.3) y Cl-poor que, tras un recocido posterior (110oC), evolucionan en una fase homogénea de Cl-poorer (x < 0.06), lo que sugiere que el metilammonio-chrloride se expulsa progresivamente de la película.° A pesar del pequeño contenido de cloruro, las películas CH3NH3PbI3-xClx muestran una mejor estabilidad térmica de hasta 140oC con respecto a las películas CH3NH3PbI3 fabricadas con la misma metodología.°