Experimental Investigation of the Thermal Emission Cross Section of Nanoresonators Using Hierarchical Poisson-Disk Distributions - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Physical Review Letters Année : 2024

Experimental Investigation of the Thermal Emission Cross Section of Nanoresonators Using Hierarchical Poisson-Disk Distributions

Étude expérimentale de la section transversale d'émission thermique des nanorésonateurs en utilisant des distributions hiérarchiques de type disque de Poisson

Résumé

Effective cross-sections of nano-objects are fundamental properties that determine their ability to interact with light. However, measuring them for individual resonators directly and quantitatively remains challenging, particularly because of the very low signals involved. Here, we experimentally measure the thermal emission cross-section of metal-insulator-metal nano-resonators using a stealthy hyperuniform distribution based on a hierarchical Poisson-disk algorithm. In such distributions, there are no long-range interactions between antennas, and we show that the light emitted by the metasurface behaves as the sum of cross-sections of independent nanoantennas, enabling direct retrieval of the single resonator contribution. The emission cross-section at resonance is found to be of the order of λ 2 0 /3, a value that is nearly three times larger than the theroretical maximal absorption cross-section of a single particle but remains smaller than the maximal extinction crosssection. This measurement technique can be generalized to any single resonator cross-section, and we also apply it here to the extinction cross-section.
Les sections efficaces des nano-objets sont des propriétés fondamentales qui déterminent leur capacité à interagir avec la lumière. Cependant, les mesurer directement et quantitativement pour des résonateurs individuels reste un défi, notamment en raison des très faibles signaux impliqués. Ici, nous mesurons expérimentalement la section transversale d'émission thermique de nanorésonateurs métal-isolant-métal en utilisant une distribution hyperuniforme furtive basée sur un algorithme de disque de Poisson hiérarchique. Dans de telles distributions, il n'y a pas d'interactions à longue portée entre les antennes, et nous montrons que la lumière émise par la métasurface se comporte comme la somme des sections transversales de nano-antennes indépendantes, ce qui permet de retrouver directement la contribution du résonateur unique. La section d'émission à la résonance est de l'ordre de λ²/3, une valeur qui est presque trois fois plus grande que la section d'absorption maximale théorique d'une particule unique, mais qui reste plus petite que la section d'extinction maximale. Cette technique de mesure peut être généralisée à toute section transversale de résonateur unique, et nous l'appliquons également ici à la section transversale d'extinction.

Dates et versions

hal-04488077 , version 1 (04-03-2024)

Identifiants

Citer

Denis Langevin, Clément Verlhac, Julien Jaeck, Loubnan Abou-Hamdan, Eva Taupeau, et al.. Experimental Investigation of the Thermal Emission Cross Section of Nanoresonators Using Hierarchical Poisson-Disk Distributions. Physical Review Letters, 2024, 132 (4), pp.043801. ⟨10.1103/PhysRevLett.132.043801⟩. ⟨hal-04488077⟩
22 Consultations
6 Téléchargements

Altmetric

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More