Fundamental Limits to the Refractive Index of Transparent Optical Materials

折射率 材料科学 超材料 谐振器 光学 宽带 色散(光学) 纳米光子学 带宽(计算) 光子超材料 高折射率聚合物 光电子学 物理 电信 计算机科学
作者
Hyungki Shim,Francesco Monticone,Owen D. Miller
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:33 (43) 被引量:39
标识
DOI:10.1002/adma.202103946
摘要

Increasing the refractive index available for optical and nanophotonic systems opens new vistas for design, for applications ranging from broadband metalenses to ultrathin photovoltaics to high-quality-factor resonators. In this work, fundamental limits to the refractive index of any material are derived, given only the underlying electron density and either the maximum allowable dispersion or the minimum bandwidth of interest. In the realm of small to modest dispersion, the bounds are closely approached and not surpassed by a wide range of natural materials, showing that nature has already nearly reached a Pareto frontier for refractive index and dispersion. Conversely, for narrow-bandwidth applications, nature does not provide the highly dispersive, high-index materials that the bounds suggest should be possible. The theory of composites to identify metal-based metamaterials that can exhibit small losses and sizeable increases in refractive index over the current best materials is used. Moreover, if the "elusive lossless metal" can be synthesized, it is shown that it would enable arbitrarily high refractive index in the high-dispersion regime, nearly achieving the bounds even at refractive indices of 100 and beyond at optical frequencies.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
追寻的幻珊完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
2秒前
虚心烧鹅发布了新的文献求助10
3秒前
zym发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
好钟意呀发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
脑洞疼应助是~巧呀采纳,获得10
5秒前
sharkmelon应助小姚采纳,获得10
5秒前
sharkmelon应助befond采纳,获得10
5秒前
Mottri发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
6秒前
6秒前
NianWang完成签到,获得积分10
7秒前
半生完成签到,获得积分10
8秒前
考槃在涧完成签到 ,获得积分10
8秒前
平常乐安发布了新的文献求助10
9秒前
bkagyin应助桃子采纳,获得10
9秒前
ffan完成签到,获得积分10
9秒前
闫栋发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
12秒前
Jasper应助Evilw1an采纳,获得10
12秒前
充电宝应助yyuu采纳,获得10
12秒前
Yang完成签到,获得积分10
13秒前
午木发布了新的文献求助10
13秒前
桐桐应助平常乐安采纳,获得10
13秒前
wwy727完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
科研通AI6.4应助自觉从云采纳,获得10
16秒前
悦耳映之发布了新的文献求助10
17秒前
美好凡柔完成签到,获得积分10
18秒前
虫子发布了新的文献求助10
19秒前
可爱的函函应助宁宁采纳,获得10
19秒前
19秒前
KB完成签到,获得积分10
20秒前
露西雅完成签到,获得积分10
20秒前
悦耳映之完成签到,获得积分20
21秒前
高分求助中
Overcoming Stigma and Bias in Obesity Management 1200
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Software that combines deep learning,3D reconstruction and CFD to analyze the state of carotid arteries from ultrasound imaging 500
Bounds for Statistical Estimation in Semiparametric Models 500
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 450
Adhesion Science: Principles & Practice 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6493084
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8290568
关于积分的说明 17691341
捐赠科研通 5585230
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2915545
邀请新用户注册赠送积分活动 1892630
关于科研通互助平台的介绍 1750980