我中心在等离激元器件设计领域取得突破，成果发表于Nanoscale

近日，我中心“青年千人计划”获得者、“国家优秀青年基金”获得者叶坚特别研究员课题组在双共振等离激元器件设计领域取得了突破性进展，该研究成果发表于纳米领域权威期刊《Nanoscale》（2016, 8, 17665-17674, DOI: 10.1039/C6NR06388H）(IF = 7.76)。

双共振等离激元器件具有两个等离激元共振峰，该特性使得它在表面增强拉曼光谱（SERS）检测和非线性光学领域有特别的应用。当该类器件应用于SERS检测领域时，相对于普通单共振等离激元器件只能在激发频率产生拉曼信号增强，它能同时在激发频率和散射频率产生极大地拉曼信号增强，因此可以获得更大的拉曼信号增强因子。该特性特别适用于检测由近红外激光激发的拉曼信号和高波数的拉曼信号。此外该器件在非线性光学领域例如二次谐波产生也有潜在应用。

本论文创新性地提出利用局域等离激元共振模（localized surface plasmon resonance）和空腔谐振模（cavity mode）之间的等离激元耦合作用产生具有高度可调的等离激元双共振模式。该器件为一种三明治结构，上层为金纳米圆环阵列，中间为二氧化硅介电层，下层为金膜。这种器件结构简单，双共振峰调节能力大，为实现高质量的双共振等离激元器件的制备及其在SERS检测领域的应用提供了保障。

本论文的第一作者硕士生刘中辉应用时域有限差分（FDTD）电磁场模拟技术，对纳米阵列的参数和介电层厚度与双共振峰之间的影响规律进行了详尽的探索。这些结果表明该结构的双共振峰的峰位及峰位间距都能够实现灵活的调节。同时，实验结果也很好的重现了模拟结果。基于上述研究结果，该研究团队进一步提出了一种远场耦合模型，并成功解释了局域等离激元共振模和空腔谐振模之间的耦合作用。该远场耦合模型还被成功地应用于预测具有特定共振峰的双共振器件，这使得此类双共振器件的设计得到极大地简化。

该研究工作得到了国家自然科学基金的支持。