研究目的
基于耦合纳米天线研究光学频段高前后比单向光散射。
研究成果
所提出的纳米天线设计实现了高前后比和窄波束宽度的单向前向散射，在方向性和低损耗方面优于纯金属纳米粒子和对称二聚体。该设计融合了阵列介质纳米天线与等离子体纳米天线的优势，适用于生物传感和超材料领域。
研究不足
该研究侧重于理论和数值演示，未涉及实际制造挑战。其性能与不对称二聚体的间隙间距相关，这可能会限制实际应用。
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基于耦合纳米天线实现光学频段高$f/b$单向光散射
DOI：10.1109/ACCESS.2019.2937127
期刊：IEEE Access
出版年份：2019
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
我们提出了一种光学耦合纳米天线，其包含由核-双壳层纳米粒子构成的非对称二聚体，每个纳米粒子由两个相同的金属条带通过介电间隔层分隔组成（即金属-介质-金属MDM结构）。根据偶极-偶极理论和米氏理论，我们通过理论与数值模拟证明：由于电偶极子与磁高阶模式间的干涉作用，该设计能沿入射光轴产生高f/b比（即前向与后向散射光谱比值）和窄波束宽度的单向前向散射。研究还发现，该纳米天线的所有性能特性均与这个非对称二聚体的间隙间距相关。相较于纯金属纳米粒子的非对称二聚体和MDM纳米粒子的对称二聚体，本设计方案通过有效耦合电偶极模式与磁多极模式，在保持高方向性的同时实现了低损耗。这种超定向纳米天线为克服耦合纳米天线的功率损耗和低方向性问题提供了新思路，可广泛应用于生物传感和超材料领域。
作者：
Dengchao Huang，Yi Zhang，Lisheng Yang
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