Smalle plasmoniske overfladegitterresonanser foretrækker asymmetrisk dielektrisk miljø

Plasmoniske nanostrukturer er blevet udbredt til at forbedre lys-stof-interaktioner på grund af den stærke lokale feltforbedring i dybe subbølgelængder.

Lokaliserede overfladeplasmonresonanser (LSPR'er) og formerende overfladeplasmonresonanser (SPR) lider begge af faktorer af lav kvalitet og begrænsede feltforbedringer, resulterer i begrænset ydeevne i applikationer. Ved at mønstre metal nanopartikler i arrays, plasmoniske overfladegitterresonanser (SLR'er) kan have lavere strålingstab, faktorer af højere kvalitet, og større feltforbedringer over store mængder.

En forskningsgruppe ledet af Dr. Li Guangyuan og Dr. Lu Yuanfu fra Shenzhen Institutes of Advanced Technology (SIAT) fra det kinesiske videnskabsakademi rapporterede om en ny type SLR baseret på metal-isolator-metal (MIM) -arrays. Papiret, med titlen "Smal plasmonisk overfladegitterresonans med præference for asymmetrisk dielektrisk miljø, "blev offentliggjort den 2. september i Optik Express og blev fremhævet som et redaktørvalg.

Konventionelle SLR'er understøttes hovedsageligt af periodiske metal -nanopartikler og kræver et symmetrisk dielektrisk miljø, det er, superstraten og substratet skal have det samme brydningsindeks. Hvis det dielektriske miljø bliver mindre symmetrisk, SLR -ydelse forringes dramatisk. Dette forhindrer i høj grad de praktiske anvendelser af SLR'er, især i optofluidiske sensorer, hvor det er svært at matche substratets brydningsindeks med vand eller andre væsker.

I dette arbejde, forskerne foreslog en ny SLR understøttet af et periodisk MIM -array og med en højere kvalitetsfaktor i et mindre symmetrisk dielektrisk miljø. De viste, at når det dielektriske miljø var lige så asymmetrisk som luft/glas -miljøet, den foreslåede SLR havde en høj kvalitetsfaktor på 62 under normal forekomst og 147 under skrå forekomst i det synlige regime, eller flere gange de højeste kvalitetsfaktorer for konventionelle SLR'er under de samme betingelser.

De illustrerede også, at en opto-mikrofluid sensing platform baseret på den foreslåede SLR under normal forekomst (uden optimering) havde en følsomhed på 316 nm/RIU og et fortjensttal (FOM) på 25. Denne FOM er meget større end konventionel LSPR, SPR- eller SLR -sensorer.

Forskerne mener, at den spejlreflekskamera, de har foreslået, med faktorer af højere kvalitet i et mindre symmetrisk miljø, appellerer til forskellige applikationer, herunder nanolasere, ikke -lineær optik, ultralydsfølelse og modulatorer.