The ability to confine light to subwavelength scales has led to exciting developments in fields ranging from sensing to single molecule chemistry. In this paper, we demonstrate how arrays of annular hole resonators can be used to confine surface acoustic waves (SAWs) to regions of the propagating surface that are much smaller than the wavelength of the SAWs. These microscopic elastic waves are used in devices for signal processing and sensing and, increasingly, in areas such as quantum information and microfluidics. This work potentially transforms the ability to enhance interactions with SAWs and could pave the way for advances that mirror those in nano-photonics.
References
1.
L.
Rayleigh
, Proc. London Math. Soc.
s1–17
, 4
(1885
).2.
R. M.
White
and F. W.
Voltmer
, Appl. Phys. Lett.
7
, 314
(1965
).3.
S.
Hermelin
, S.
Takada
, M.
Yamamoto
, S.
Tarucha
, A. D.
Wieck
, L.
Saminadayar
, C.
Bauerle
, and T.
Meunier
, Nature
477
, 435
(2011
).4.
R. P. G.
McNeil
, M.
Kataoka
, C. J. B.
Ford
, C. H. W.
Barnes
, D.
Anderson
, G. A. C.
Jones
, I.
Farrer
, and D. A.
Ritchie
, Nature
477
, 439
(2011
).5.
L. Y.
Yeo
and J. R.
Friend
, Annu. Rev. Fluid Mech.
46
, 379
(2014
).6.
D. J.
Collins
, B.
Morahan
, J.
Garcia-Bustos
, C.
Doerig
, M.
Plebanski
, and A.
Neild
, Nat. Commun.
6
, 8686
(2015
).7.
G.
Destgeer
and H. J.
Sung
, Lab Chip
15
, 2722
(2015
).8.
D. B.
Go
, M. Z.
Atashbar
, Z.
Ramshani
, and H.-C.
Chang
, Anal. Methods
9
, 4112
(2017
).9.
E.
Preciado
, F. J. R.
Schülein
, A. E.
Nguyen
, D.
Barroso
, M.
Isarraraz
, G.
von Son
, I.-H.
Lu
, W.
Michailow
, B.
Möller
, V.
Klee
, J.
Mann
, A.
Wixforth
, and L.
Bartels
, Nat. Commun.
6
, 8593
(2015
).10.
K. C.
Balram
, M. I.
Davanço
, J. D.
Song
, and K.
Srinivasan
, Nat. Photonics
10
, 346
(2016
).11.
P.
Delsing
, A. N.
Cleland
, M. J. A.
Schuetz
, J.
Knörzer
, G.
Giedke
, J. I.
Cirac
, K.
Srinivasan
, M.
Wu
, K. C.
Balram
, C.
Bäuerle
, T.
Meunier
, C. J. B.
Ford
, P. V.
Santos
, E.
Cerda-Méndez
, H.
Wang
, H. J.
Krenner
, E. D. S.
Nysten
, M.
Weiß
, G. R.
Nash
, L.
Thevenard
, C.
Gourdon
, P.
Rovillain
, M.
Marangolo
, J.-Y.
Duquesne
, G.
Fischerauer
, W.
Ruile
, A.
Reiner
, B.
Paschke
, D.
Denysenko
, D.
Volkmer
, A.
Wixforth
, H.
Bruus
, M.
Wiklund
, J.
Reboud
, J. M.
Cooper
, Y.
Fu
, M. S.
Brugger
, F.
Rehfeldt
, and C.
Westerhausen
, J. Phys. D: Appl. Phys.
52
, 353001
(2019
).12.
A. F.
Koenderink
, A.
Alù
, and A.
Polman
, Science
348
, 516
(2015
).13.
W.
Cheng
, J.
Wang
, U.
Jonas
, G.
Fytas
, and N.
Stefanou
, Nat. Mater.
5
, 830
(2006
).14.
Y. F.
Wang
, Y. S.
Wang
, and X. X.
Su
, J. Appl. Phys.
110
, 113520
(2011
).15.
R.
Pourabolghasem
, S.
Mohammadi
, A. A.
Eftekhar
, A.
Khelif
, and A.
Adibi
, Appl. Phys. Lett.
105
, 231908
(2014
).16.
J. A.
Kulpe
, K. G.
Sabra
, and M. J.
Leamy
, J. Acoust. Soc. Am.
139
, 3009
(2016
).17.
Y.
Bourquin
, R.
Wilson
, Y.
Zhang
, J.
Reboud
, and J. M.
Cooper
, Adv. Mater.
23
, 1458
(2011
).18.
M.
Addouche
, M. A.
Al-Lethawe
, A.
Choujaa
, and A.
Khelif
, Appl. Phys. Lett.
105
, 023501
(2014
).19.
X.
Zhang
and Z.
Liu
, Appl. Phys. Lett.
85
, 341
(2004
).20.
M.-H.
Lu
, C.
Zhang
, L.
Feng
, J.
Zhao
, Y.-F.
Chen
, Y.-W.
Mao
, J.
Zi
, Y.-Y.
Zhu
, S.-N.
Zhu
, and N.-B.
Ming
, Nat. Mater
6
, 744
(2007
).21.
D.
Torrent
and J.
Sánchez-Dehesa
, Phys. Rev. Lett.
108
, 174301
(2012
).22.
S.-Y.
Yu
, X.-C.
Sun
, X.
Ni
, Q.
Wang
, X.-J.
Yan
, C.
He
, X.-P.
Liu
, L.
Feng
, M.-H.
Lu
, and Y.-F.
Chen
, Nat. Mater.
15
, 1243
(2016
).23.
H.
He
, C.
Qiu
, L.
Ye
, X.
Cai
, X.
Fan
, M.
Ke
, F.
Zhang
, and Z.
Liu
, Nature
560
, 61
(2018
).24.
S.
Benchabane
, O.
Gaiffe
, R.
Salut
, G.
Ulliac
, V.
Laude
, and K.
Kokkonen
, Appl. Phys. Lett.
106
, 081903
(2015
).25.
D.
Hatanaka
and H.
Yamaguchi
, Phys. Rev. Appl.
13
, 024005
(2020
).26.
S.-C. S.
Lin
and T. J.
Huang
, Phys. Rev. B
79
, 094302
(2009
).27.
T.-T.
Wu
, Y.-T.
Chen
, J.-H.
Sun
, S.-C. S.
Lin
, and T. J.
Huang
, Appl. Phys. Lett.
98
, 171911
(2011
).28.
J.
Zhao
, R.
Marchal
, B.
Bonello
, and O.
Boyko
, Appl. Phys. Lett.
101
, 261905
(2012
).29.
L.
Socié
, S.
Benchabane
, L.
Robert
, A.
Khelif
, and V.
Laude
, Appl. Phys. Lett.
102
, 113508
(2013
).30.
S.
Benchabane
, O.
Gaiffe
, G.
Ulliac
, R.
Salut
, Y.
Achaoui
, and V.
Laude
, Appl. Phys. Lett.
98
, 171908
(2011
).31.
R.
Zhu
, X. N.
Liu
, G. K.
Hu
, C. T.
Sun
, and G. L.
Huang
, Nat. Commun.
5
, 5510
(2014
).32.
Y.
Pennec
, B.
Djafari-Rouhani
, H.
Larabi
, J. O.
Vasseur
, and A. C.
Hladky-Hennion
, Phys. Rev. B
78
, 104105
(2008
).33.
T.-T.
Wu
, Z.-G.
Huang
, T.-C.
Tsai
, and T.-C.
Wu
, Appl. Phys. Lett.
93
, 111902
(2008
).34.
A.
Khelif
, Y.
Achaoui
, S.
Benchabane
, V.
Laude
, and B.
Aoubiza
, Phys. Rev. B
81
, 21403
(2010
).35.
Y.
Achaoui
, V.
Laude
, S.
Benchabane
, and A.
Khelif
, J. Appl. Phys.
114
, 104503
(2013
).36.
B. J.
Ash
, S. R.
Worsfold
, P.
Vukusic
, and G. R.
Nash
, Nat. Commun.
8
, 174
(2017
).37.
V.
Kyrimi
, B. J.
Ash
, and G. R.
Nash
, J. Phys. D: Appl. Phys.
52
, 345306
(2019
).38.
A.
Colombi
, D.
Colquitt
, P.
Roux
, S.
Guenneau
, and R. V.
Craster
, Sci. Rep.
6
, 27717
(2016
).39.
G. J.
Chaplain
, J. M.
De Ponti
, G.
Aguzzi
, A.
Colombi
, and R. V.
Craster
, Phys. Rev. Appl.
14
, 054035
(2020
).40.
S.
Benchabane
, R.
Salut
, O.
Gaiffe
, V.
Soumann
, M.
Addouche
, V.
Laude
, and A.
Khelif
, Phys. Rev. Appl.
8
, 034016
(2017
).41.
J. A.
Schuller
, E. S.
Barnard
, W.
Cai
, Y. C.
Jun
, J. S.
White
, and M. L.
Brongersma
, Nat. Mater.
9
, 193
(2010
).42.
M.
Addouche
, M.
Al-Lethawe
, A.
Elayouch
, and A.
Khelif
, AIP Adv.
4
, 124303
(2014
).43.
G.
Si
, A. J.
Danner
, S. L.
Teo
, E. J.
Teo
, J.
Teng
, and A. A.
Bettiol
, J. Vac. Sci. Technol., B
29
, 021205
(2011
).44.
M.
Al Lethawe
, M.
Addouche
, S.
Benchabane
, V.
Laude
, and A.
Khelif
, AIP Adv.
6
, 121708
(2016
).45.
S.
Benchabane
, A.
Khelif
, J.-Y.
RauchRobert
, and V.
Laude
, Phys. Rev. E
73
, 065601
(2006
).© 2021 Author(s).
2021
Author(s)
You do not currently have access to this content.