Inizio

28/09/2023

Fine

28/02/2026

Status

In corso

HOTMETA

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HOTMETA

HOT-carrier METasurfaces for Advanced photonics


I portatori caldi, ovvero elettroni e lacune ad alta energia in metalli e semiconduttori fuori equilibrio, hanno recentemente suscitato un enorme interesse in fotonica e optoelettronica. Tuttavia, nonostante la vasta letteratura pubblicata nel settore, l'efficace sfruttamento dei portatori caldi nella nanofotonica rimane una sfida. La ragione principale risiede nella complessità intrinseca nei fenomeni dominati da portatori caldi alla nanoscala, che coinvolgono stati elettronici fuori equilibrio di durata estremamente breve (picosecondi) e con un intervallo energetico estremamente ampio (elettronvolt), in interazione con bagni termoelettronici e fononici. Inoltre, la nanostrutturazione comporta un'elevata sensibilità della velocità di fotogenerazione alla configurazione geometrica specifica nel nanomateriale. Queste sfide hanno finora impedito un'analisi modellistica completa e sistematica dei dispositivi nanofotonici basati sui portatori caldi, richiedendo un approccio progettuale altamente multidisciplinare che risulta ancora mancante.


Il progetto HOTMETA mira a colmare questa lacuna esplorando una frontiera all'intersezione tra elettromagnetismo alla nanoscala, fisica dei portatori caldi e fabbricazione di metamateriali.

Pubblicazioni

A. Schirato, et al. "Pump-Selective Spectral Shaping of the Ultrafast Response in Plasmonic Nanostars", J. Phys. Chem. C, 128, 2551−2560 (2024). DOI: 10.1021/acs.jpcc.3c07267


S. Rotta Loria, et al. "Numerical Modeling of the Ultrafast Plasmonic Response of Titanium Nitride Nanostructures", J. Phys. Chem. C, 128, 19701−19710 (2024). DOI: 10.1021/acs.jpcc.4c04932


A. Molinelli, et al. "Last Advances on Hydrogel Nanoparticles Composites in Medicine: An Overview with Focus on Gold Nanoparticles", ChemNanoMat e202300584, 1-13 (2024). DOI: 10.1002/cnma.202300584


A. Schirato, et al. "Quantifying Ultrafast Energy Transfer from Plasmonic Hot Carriers for Pulsed Photocatalysis on Nanostructures", ACS Nano 18, 18933−18947 (2024). DOI: 10.1021/acsnano.4c01802


M. Maiuri, A. Schirato, G. Cerullo and G. Della Valle "Ultrafast All-Optical Metasurfaces: Challenges and New Frontiers", ACS Photonics 11, 2888−2905 (2024). DOI: 10.1021/acsphotonics.4c00776


G. Crotti, et al. "Giant ultrafast dichroism and birefringence with active nonlocal metasurfaces", Light: Science & Applications 13:204, 1-11 (2024). DOI: 10.1038/s41377-024-01545-8


A. Stefancu, et al. "Impact of Surface Enhanced Raman Spectroscopy in Catalysis", ACS Nano 18, 29337−29379 (2024). DOI: 10.1021/acsnano.4c06192


F. Habibighahfarokhi, et al. "Nonlinear Dielectric Metasurfaces for Terahertz Applications", Photonics 12, 370, 1-19 (2025). DOI: 10.3390/photonics12040370


Y. Luo, et al. "Visualizing hot carrier dynamics by nonlinear optical spectroscopy at the atomic length scale", Nature Communications 16:4999, 1-9 (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-60384-2


G. Crotti, et al. "Ultrafast switching of a metasurface quasi-bound state in the continuum via transient optical symmetry breaking", Light: Science & Applications 14:240, 1-12 (2025). DOI: 10.1038/s41377-025-01885-z


N. Enea, et al. "Room temperature amplified spontaneous emission in CsPbBr3 polycrystalline thin films in transmission configuration", AIP Advances 15, 025219, 1-9 (2025). DOI: 10.1063/5.0246259

Laboratori scientifici