CPL from achiral molecules on metasurface
Our collaborative work with TU/e, U.(the Netherlands) Pavia, (Italy) IEM (Spain) & GdS-Optronlab (Spain) & Zhejiang U (China) is out in Photonic Research! メタ表面との結合による、アキラル分子からの円偏光発光を調べた成果がPhotonics Research 誌に掲載されました！ We investigate the chiral emission from non-chiral molecules coupled to metasurfaces with a unit cell formed by dimers of detuned and displaced Si nanodisks. The detuning and displacement lead to the formation of narrow modes, known as quasi-bound states in the continuum (Q-BICs), with different electric and magnetic characteristics. The dispersion and character of the modes are explained by using the guided-mode expansion method and finite-element simulations. The coupling between these modes leads to an extrinsic chiral response with large circular dichroism for defined energies and wavevectors. When the lattice constant of the metasurface is changed, the dispersion of the extrinsic chiral Q-BICs can be tuned and the emission properties of a thin film of dye molecules on top of the metasurface are modified. In particular, we observe strongly directional and circularly polarized emission from the achiral dye molecules with a degree of circular polarization reaching 0.8 at the wavelengths defined by the dispersion of the Q-BICs. These results could enable the realization of compact light sources with a large degree of circular polarization for applications in displays, optical recording, or optical communication./ Si ナノディスクの二量体からなる単位格子を持つメタ表面に結合した非キラル分子からのキラル発光を調査した。離調と変位により、連続体における準束縛状態 (Q-BIC) として知られる、異なる電気的および磁気的特性を持つ狭いモードが形成される。モードの分散と特性は、ガイドモード展開法と有限要素シミュレーションを使用して説明された。これらのモード間の結合により、定義されたエネルギーと波数ベクトルに対して大きな円二色性を持つ外部キラル応答が生じる。特に、Q-BIC の分散によって定義される波長で円偏光度が 0.8 に達する、アキラル色素分子からの強い指向性の円偏光発光が観察された。これらの結果により、ディスプレイ、光記録、または光通信の用途向けに、大きな円偏光度を備えたコンパクトな光源の実現が可能になる可能性がある。
Tailoring directional chiral emission from molecules coupled to extrinsic chiral quasi-bound states in the continuum, Minpeng Liang, Lucio Claudio Andreani, Anton Matthijs Berghuis, José Luis Pura, Shunsuke Murai, Hongguang Dong, José A. Sánchez-Gil, and Jaime Gómez Rivas Photonics Research Vol. 12, Issue 11, pp. 2462-2473 (2024) •https://doi.org/10.1364/PRJ.528976 この研究の一部はJSPS二国間共同研究事業の助成を受けました。