Toward Lossless Infrared Optical Trapping of Small Nanoparticles Using Nonradiative Anapole Modes

电介质 材料科学 等离子体子 纳米颗粒 俘获 纳米结构 红外线的 光电子学 电磁场 光学镊子 焦耳加热 纳米环 波长 纳米技术 光学 物理 复合材料 生态学 量子力学 生物
作者
J. J. Hernández-Sarria,Osvaldo N. Oliveira,J. R. Mejía‐Salazar
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:127 (18) 被引量:18
标识
DOI:10.1103/physrevlett.127.186803
摘要

A challenge in plasmonic trapping of small nanoparticles is the heating due to the Joule effect of metallic components. This heating can be avoided with electromagnetic field confinement in high-refractive-index materials, but nanoparticle trapping is difficult because the electromagnetic fields are mostly confined inside the dielectric nanostructures. Herein, we present the design of an all-dielectric platform to capture small dielectric nanoparticles without heating the nanostructure. It consists of a Si nanodisk engineered to exhibit the second-order anapole mode at the infrared regime (λ=980 nm), where Si has negligible losses, with a slot at the center. A strong electromagnetic hot spot is created, thus allowing us to capture nanoparticles as small as 20 nm. The numerical calculations indicate that optical trapping in these all-dielectric nanostructures occurs without heating only in the infrared, since for visible wavelengths the heating levels are similar to those in plasmonic nanostructures.

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