前沿-PRL | 能量损耗降维打击：Plasmonics瓶颈突破

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表面等离子体激元光学（Plasmonics）研究光与金属纳米结构的相互作用，利用金属自由电子的集体振荡来操控光，在纳米尺度上展现出巨大潜力。然而，金属材料固有的高能量损耗一直是该领域发展的主要障碍，严重限制了等离子体器件的性能，尤其阻碍高品质因子微纳腔体的构建，影响了其在实际应用中的效率和潜力。

 

2015年，约翰·霍普金斯大学Jacob Khurgin教授在《自然纳米技术》杂志上指出："金属损耗影响着每一个等离子体结构的性能。"

 

近日，由香港城市大学蔡定平院士和澳大利亚国立大学Yuri Kivshar院士共同领导的研究团队取得了突破性进展，为克服表面等离子体激元光学高能量损耗这一难题提供了新颖的解决方案。

 

该团队通过精确调节金属纳米阵列结构的几何高度，巧妙地实现了从局域表面等离子体共振 (LSPR) 到非局域的表面等离子体激元 (SPP) 的转变。这一突破性转变有效地降低了金属微纳腔体的能量损耗，并将其谐振品质因子提高了两个数量级。这一发现为构建强光物质相互作用的微纳结构研究开辟了新的道路，将推动表面等离子体激元光学领域在高性能光学器件、超灵敏传感和纳米光学成像等方面的应用。

 

该成果发表在Physical Review Letters，题为“From Local to Nonlocal High-𝑄 Plasmonic Metasurfaces”。本工作的完成单位为香港城市大学和澳大利亚国立大学。香港城市大学梁尧博士为论文第一作者，通讯作者为香港城市大学讲席教授蔡定平院士和澳大利亚国立大学的杰出教授Yuri Kivshar院士。