近日，國家納米科學中心研究員劉新風和研究員張勇課題組合作，利用陽極氧化鋁模板與金納米顆粒組裝，實現(xiàn)了應(yīng)用于無偏振選擇性二次諧波產(chǎn)生的等離激元納米球-碗結(jié)構(gòu)英寸級陣列的制備。相關(guān)研究成果發(fā)表在ACS Nano上。 

等離激元納米結(jié)構(gòu)可以通過將電磁波限域在亞波長范圍內(nèi)的體積中進而實現(xiàn)對線性和非線性光學過程的操控，其在超分辨探測、光捕獲與發(fā)射、光力操縱等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，引發(fā)學界的研究興趣。 

該研究中，研究人員通過自下而上的簡便方法，制備出基于金屬-電介質(zhì)-金屬結(jié)構(gòu)的等離激元納米結(jié)構(gòu)陣列，并在該陣列中實現(xiàn)了等離子體增強的二次諧波產(chǎn)生。研究人員通過兩步陽極氧化法制備周期性碗狀結(jié)構(gòu)模板，并將其與利用溶液法生長的金納米顆粒進行組裝，以此代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高成本微加工工藝，這為設(shè)計并制備大面積低維等離激元器件提供了一種更便捷的策略。該研究通過結(jié)構(gòu)單元組裝，實現(xiàn)了面內(nèi)各向同性的單元結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)非線性晶體中受到的偏振各向異性限制。結(jié)合傾斜角依賴和傅里葉角分辨的光譜測試，在大傾斜角激發(fā)條件下，該結(jié)構(gòu)的非線性轉(zhuǎn)換效率仍可保持有效，這來源于球-碗結(jié)構(gòu)的幾何匹配關(guān)系，使其在大角度激發(fā)響應(yīng)的實際應(yīng)用場景中具有較大潛力。這意味著該等離激元納米結(jié)構(gòu)陣列因兼具大尺寸面積、低成本、高性能的優(yōu)異性能可應(yīng)用于納米光子學器件。 

國家納米中心博士研究生吳憲欣、江文宇、王曉豐為論文的共同第一作者，劉新風和張勇為論文的通訊作者。研究工作得到中國科學院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類）、科學技術(shù)部重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金委和低維量子物理重點實驗室開放課題等項目的支持。 

論文鏈接

圖1.等離激元納米結(jié)構(gòu)陣列的制備過程示意圖

圖2.等離激元納米結(jié)構(gòu)陣列中二次諧波產(chǎn)生的示意圖及其光學性質(zhì)表征