三维扭转纳米间隙的手性等离子体结构及其光学性质研究

"Chiral plasmonic nanostructure of twistedly stacked nanogaps" 本文探讨了一种名为“手性等离子体纳米结构”的创新光学材料，这种结构由两个垂直且扭曲对齐的纳米间隙组成。手性等离子体纳米结构在信息技术、生物传感和光电子学等领域具有广泛应用，因为它们能够对不同偏振状态的光产生显著不同的响应，从而展现出巨大的光学手性。 等离子体纳米结构是指包含金属纳米颗粒或纳米间隙的系统，这些结构能够支持表面等离子体极化子（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）。SPPs是金属表面电荷的集体振荡，当入射光与这些电荷振荡耦合时，可以在非常小的尺度上操控光。在本文中，研究者提出了一种三维（3D）结构，其特征在于两个纳米间隙不仅垂直排列，而且还进行了60度的扭转。这种设计增强了相邻组件之间的耦合，导致了独特的电荷分布模式，即“混合电荷分布”。 光学手性是指一个物体无法与其镜像完全重叠的性质，这种特性在自然界的许多现象中都有所体现，例如生物分子的手性。在等离子体纳米结构中，手性可以导致左旋和右旋圆偏振光（CPL）的不同响应。通过扭曲纳米间隙，研究者观察到该结构对于带有和不带有间隙模式的圆偏振光呈现出了等离子体耦合行为，这表明结构的手性效应可以通过调整其几何参数来控制。 实验和理论分析揭示，这种结构的60度扭转角度是优化手性效应的关键因素。这种优化的结构可能有助于开发新型的光学器件，如高灵敏度的圆偏振光探测器、手性光子晶体、或者用于化学和生物传感的平台，其中手性识别是至关重要的。 此外，文章还介绍了来自杭州电子科技大学先进磁性材料研究所、电子与信息学院以及南京大学工程与应用科学学院的研究团队成员。文章于2020年7月13日接收，9月4日接受，并于同年11月30日在线发布。 手性等离子体纳米结构的创新设计为实现对光的精细调控提供了新的途径，尤其在开发高性能、基于手性的光学技术方面具有重大潜力。通过调整纳米结构的几何参数，科学家们能够设计出对特定偏振光有选择性响应的装置，这对于未来的信息处理、通信和成像技术有着深远的影响。