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亚波长天线上的晶格岑克模式

DOI：10.1002/lpor.201800267 期刊：Laser & Photonics Reviews 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 由过渡金属二硫化物、锗、碳化物等常见高光学损耗材料制成的孤立纳米颗粒中，其光学共振较弱，既不足以实现场增强效应，也难以与贵金属纳米颗粒中的等离子体共振相媲美。本研究提出了一种新方法，可在这类高光学损耗纳米颗粒阵列中产生强共振，并揭示了其在超薄光学元件高效光控、传感及光伏应用中的潜力。通过研究具有大介电常数虚部（LIPP）的材料，发现这些材料的纳米结构不仅能支持被称为泽尼克波的表面模式，还能支持亚波长颗粒上的局域模式。该方法无需借助等离子体或高折射率材料，即可激发强局域化纳米颗粒共振。将LIPP颗粒排列成周期性阵列至关重要，由此产生的集体阵列共振比单颗粒共振强得多。这种集体晶格共振可通过主要由阵列周期决定的波长激发，从而在不受颗粒介电常数、尺寸或形状限制的情况下，轻松实现宽光谱范围内的灵活调控。
作者： Viktoriia E. Babicheva，Jerome V. Moloney
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为了在具有较大光学损耗的纳米粒子阵列中实现强共振，从而在超薄光学元件、传感和光伏等应用中实现高效的光控制。

研究成果

该研究表明，具有较大介电常数虚部（LIPP）的纳米粒子在周期性阵列中可支持局域化的泽尼克模式，从而产生可通过阵列周期调控的强共振效应。这一特性适用于反射抑制和定向散射（广义Kerker效应）等应用，有望推动基于过渡金属硫化物等常见材料的平面光学器件和光子器件的开发。

研究不足

该研究为理论及计算性质，未提供实验验证。分析仅限于特定材料与粒子形状（如球体与圆盘），虽讨论了晶格共振对缺陷的鲁棒性，但未进行充分量化。

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