圆形纳米颗粒改善了表面晶格共振的品质因数

金属纳米粒子阵列支持的等离子表面晶格共振(SLR)具有许多优点,例如在大体积上扩展的强场增强,长寿命,窄线宽,与角度相关的色散以及宽范围的波长可调性。为了改善基于SLR的纳米光子器件(如纳米激光,非线性光学器件和光学传感器)的性能,人们已经在改善SLR质量因子方面投入了很多精力。

由中国科学院深圳先进技术研究所(SIAT)的李光远博士领导的研究小组发现,纳米半球阵列可以显着改善SLR的品质因数。

该小组的研究题为“金纳米半球阵列中异常狭窄的等离子体表面晶格共振”,已于8月24日发表在《物理学杂志D:应用物理学》上。

在以前的研究中,单反相机主要由周期性金属纳米棒支撑。根据最近的评论,此类SLR的质量因数分别为:可见光约150,电信波长约300,中红外约500。

尽管晶格形状对于质量因子至关重要,但是涉及各种几何形状的研究并未导致与这些粒子相关的局部表面等离子体激元共振(LSPR)的预期显着缩小。

在这项研究中,研究人员研究了嵌入对称电介质环境中的二维周期性纳米半球阵列支持的单反相机。他们的仿真结果表明,在715 nm附近的可见波长处,平面外SLR可以具有超窄谐振线宽(〜0.9 nm)。

该结果对应于794的极高的品质因数,该品质因数比被广泛采用的纳米棒大一个数量级。

此外,研究小组还展示了如何基于瑞利异常与孤立纳米粒子的LSPR之间的失谐来实现高质量因子。

李光远博士说:“能量通量沿着表面传播并绕过纳米粒子,而纳米粒子模仿了绕过石头的水流。” “我们都知道,圆石会引起较弱的扰动。这启发了我们用纳米半球代替纳米棒。”

研究人员现在正在继续制造具有受控特征尺寸和形状的二维纳米半球阵列图案,这具有挑战性但可行。

他们认为,由二维纳米半球阵列支持的单反相机具有比纳米棒高得多的品质因数,将在包括纳米激光,非线性光学和超灵敏传感在内的各种应用中具有吸引力。

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