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

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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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