在诸如显示、电信或成像之类的光电应用中,需要直接操纵光的自旋角动量。从发光体产生偏振光,可避免了使用那些会导致亮度损失并妨碍光源片上集成的光学部件。将手性赋予非手性发射体,以直接产生偏振光得益于现有材料,并且可以通过手性纳米光子学来实现。然而,大多数手性纳米结构,在窄波长范围内工作,并且涉及与高通量生产不相容的纳米制造工艺。
近日,西班牙巴塞罗那材料研究所Jose Mendoza-Carre?o, Agustín Mihi等,意大利技术研究院Simone
Bertucci,Francesco Di Stasio等,在Nature Communications上发文,设计了单一的纳米光子结构,以维持沿可见光谱的手性共振。
这种纳米光子学平台,采用可扩展的软纳米压印光刻技术制造,将手性转移到置于顶部的传统发射体(CdSe/CdS纳米片、CdSe/CdS量子点、CsPbBr3, CsPbI3 钙钛矿纳米晶和F8BT)上,实现了高不对称发射因子 (glum >?1)。(备注:左旋偏振光(LCP)和右旋偏振光(RCP)的不同发射强度与总发射强度进行归一化,即不对称发射因子 glum,用以测量和量化圆偏振发射(CPE)的效率)
动力学研究表明,光子结构提高了螺旋度的输出耦合效率。最后,包含不同发射体的白色发光混合物,在在手性纳米光子平台的可见光谱上,同时显示出不对称的发射值。在超表面上,不同胶体发射器的固态混合,使该结构具有宽带光学响应,从而实现了白光手性光。
图 1:手性光-物质相互作用的通用纳米光子平台制造和几何参数
图 2:宽带手性光发射的传统发射体形态和光学性质
图 3:在可见光范围内,稳态手性光致发光
图 4:CdSe/CdS量子点手性发射的动力学
图 5:单一纳米光子平台,实现手性白光发射