Optical Properties of Two-Dimensional Layered Structures in the Infrared Range

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Infrared optics is extremely widespread in modern science and technology. Almost all telecommunications equipment operates in the infrared range, thermal radiation is also most pronounced in the infrared region of the spectrum. Night vision devices are based on its detection. Therefore, infrared radiation plays an important role in nearfield radiative heat transfer and is also used in spectroscopy and many other scientific applications. In recent years, advanced nanostructuring techniques aimed at manipulating light at the nanoscale have become widespread. In particular, photonic crystals, metasurfaces and nanoresonators are actively used. In this work, we consider the possibilities of using two-dimensional layered structures in the optical and infrared ranges. In particular, we consider the possibility of using Dyakonov surface waves in confined media, as well as collective resonances in the lattices of plasmonic nanoparticles. Both types of structures make it possible to localize light on the submicroscale, enhance the interaction of light with matter, and effectively control the propagation of electromagnetic waves.

About the authors

Ilya M. Fradkin

Skolkovo Institute of Science and Technology

Author for correspondence.
Email: Ilia.Fradkin@skoltech.ru
Russian Federation, 30-1 Bolshoy Blvrd, Moscow, 121205, Russia

Dmitry A. Chermoshentsev

Russian Quantum Center, LLC

Email: dac@rqc.ru
Russian Federation, 30-1 Bolshoy Blvrd, Moscow, 121205, Russia

Evgeny V. Anikin

Russian quantum center

Email: evgenii.anikin@skoltech.ru
Russian Federation, 30-1 Bolshoy Blvrd, Moscow, 121205, Russia

Sergey A. Dyakov

Skolkovo Institute of Science and Technology

Email: s.dyakov@skoltech.ru
Russian Federation, 30-1 Bolshoy Blvrd, Moscow, 121205, Russia

Nikolay A. Gippius

Skolkovo Institute of Science and Technology

Email: n.gippius@skoltech.ru

Professor

Russian Federation, 30-1 Bolshoy Blvrd, Moscow, 121205, Russia

References

  1. H. Raether. Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings. Ser. Springer Tracts in Modern Physics. FRG: Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 1988. P. 78. doi: 10.1007/bfb0048317.
  2. A.P. Vinogradov, A.V. Dorofeenko, A.M. Merzlikin, A.A. Lisyansky Phys.-Usp., 2010, 53(3), 243, doi: 10.3367/UFNe.0180.201003b.0249.
  3. S. A. Dyakov, A. Baldycheva, T. S. Perova, G. V. Li, E. V. Astrova, N. A. Gippius, S. G. Tikhodeev. Phys. Rev. B, 2012, 86, 115126. doi: 10.1103/PhysRevB.86.115126.
  4. Ya. V. Kartashov, V. A. Vysloukh, L. Torner. Phys. Rev. Lett., 2006, 96(7), 073901. doi: 10.1103/PhysRevLett.96.073901.
  5. M.I. Diyakonov Sov. Phys. JETP, 1988, 67(4), 714.
  6. D. B. Walker, E. N. Glytsis, T. K. Gaylord. J. Opt. Soc. Am. A, 1998, 15(1), 248. doi: 10.1364/josaa.15.000248.
  7. S. Yu. Karpov. Phys. Status Solidi B, 2019, 256(3), 1800609. doi: 10.1002/pssb.201800609.
  8. M.V. Zakharchenko, G.F. Glinskii Technical Physics, 2022, 67(11), 1489. doi: 10.21883/TP.2022.11.55180.140-22.
  9. O. Takayama, L. Crasovan, D. Artigas, L. Torner. Phys. Rev. Lett., 2009, 102(4), 2. doi: 10.1103/PhysRevLett.102.043903.
  10. O. Takayama, D. Artigas, L. Torner. Nat. Nanotechnol., 2014, 9(6), 419. doi: 10.1038/nnano.2014.90.
  11. F. Chiadini, V. Fiumara, A. Scaglione, A. Lakhtakia. J. Opt. Soc. Am. B, 2016, 33(6), 1197. doi: 10.1364/josab.33.001197.
  12. D. Artigas, L. Torner. Phys. Rev. Lett., 2005, 94(1), 013901. doi: 10.1103/PhysRevLett.94.013901.
  13. O. Takayama, D. Artigas, L. Torner. Opt. Lett., 2012, 37(11), 1983. doi: 10.1364/OL.37.001983.
  14. V. Kajorndejnukul, D. Artigas, L. Torner. Phys. Rev. B, 2019, 100(19), 1. doi: 10.1103/PhysRevB.100.195404.
  15. K. Yu. Golenitskii, A. A. Bogdanov. Phys. Rev. B, 2020, 101(16), 165434. doi: 10.1103/PhysRevB.101.165434.
  16. D. A. Chermoshentsev, E. V. Anikin, S. A. Dyakov, N. A. Gippius. Nanophotonics, 2020, 9(16), 4785. doi: 10.1515/nanoph-2020-0459.
  17. E. V. Anikin, D. A. Chermoshentsev, S. A. Dyakov, N. A. Gippius. Phys. Rev. B, 2020, 102(16), 161113. doi: 10.1103/PhysRevB.102.161113.
  18. N. S. Averkiev, M. I. Dyakonov. Opt. Spectrosc., 1990, 68, 653.
  19. O. Takayama, A. Yu. Nikitin, L. Martin-Moreno, L. Torner, D. Artigas. Opt. Express, 2011, 19(7), 6339. doi: 10.1364/oe.19.006339.
  20. L. Li. J. Opt. A: Pure Appl. Opt., 2003, 5(4), 345. doi: 10.1088/1464-4258/5/4/307.
  21. T. Weiss, G. Granet, N. A. Gippius, S. G. Tikhodeev, H. Giessen. Opt. Express, 2009, 17(10), 8051. doi: 10.1364/OE.17.008051.
  22. S. G. Tikhodeev, A. L. Yablonskii, E. A. Muljarov, N. A. Gippius, T. Ishihara. Phys. Rev. B, 2002, 66, 045102. doi: 10.1103/PhysRevB.66.045102.
  23. Y. Shen, J. Zhou, T. Liu, Y. Tao, R. Jiang, M. Liu, G. Xiao, J. Zhu, Zh.-K. Zhou, X. Wang, Ch. Jin, J. Wang. Nature Commun., 2013, 4(1), 2381. doi: 10.1038/ncomms3381.
  24. A. Poddubny, I. Iorsh, P. Belov, Yu. Kivshar. Nature Photon., 2013, 7(12), 948. doi: 10.1038/nphoton.2013.243.
  25. V. M. Shalaev, W. Cai, U. K. Chettiar, H.-K. Yuan, A. K. Sarychev, V. P. Drachev, A. V. Kildishev. Opt. Lett., 2005, 30(24), 3356. doi: 10.1364/OL.30.003356.
  26. B. B. Rajeeva, L. Lin, Yu. Zheng. Nano Res., 2018, 11(9), 4423. doi: 10.1007/s12274-017-1909-4.
  27. A. Vaskin, R. Kolkowski, A. F. Koenderink, I. Staude. Nanophotonics, 2019, 8(7), 1151. doi: 10.1515/nanoph-2019-0110.
  28. A. H. Schokker, F. van Riggelen, Ya. Hadad, A. Alù, A. F. Koenderink. Phys. Rev. B, 2017, 95(8), 085409. doi: 10.1103/PhysRevB.95.085409.
  29. F. J. G. de Abajo. Rev. Mod. Phys., 2007, 79, 1267. doi: 10.1103/RevModPhys.79.1267.
  30. S. G. Tikhodeev, A. L. Yablonskii, E. A. Muljarov, N. A. Gippius, T. Ishihara. Phys. Rev. B, 2002, 66(4), 045102. doi: 10.1103/PhysRevB.66.045102.
  31. S. Baur, S. Sanders, A. Manjavacas. ACS Nano, 2018, 12(2), 1618. doi: 10.1021/acsnano.7b08206.
  32. A. Berkhout, A. F. Koenderink. ACS Photonics, 2019, 6(11), 2917. doi: 10.1021/acsphotonics.9b01019.
  33. I. M. Fradkin, S. A. Dyakov, N. A. Gippius. Phys. Rev. B, 2019, 99(7), 075310. doi: 10.1103/PhysRevB.99.075310.
  34. I. M. Fradkin, S. A. Dyakov, N. A. Gippius. Phys. Rev. B, 2020, 102(4), 045432. doi: 10.1103/PhysRevB.102.045432.
  35. I. M. Fradkin, S. A. Dyakov, N. A. Gippius. Phys. Rev. Applied, 2020, 14(5), 054030. doi: 10.1103/PhysRevApplied.14.054030.
  36. I. M. Fradkin, A. A. Demenev, V. D. Kulakovskii, V. N. Antonov, N. A. Gippius. Appl. Phys. Lett., 2022, 120(17), 171702. doi: 10.1063/5.0085786.
  37. P. A. Belov, K. R. Simovski. Phys. Rev. E, 2005, 72, 026615. doi: 10.1103/PhysRevE.72.026615.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Fradkin I.M., Chermoshentsev D.A., Anikin E.V., Dyakov S.A., Gippius N.A.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».