通过胶体自组装实现 10 以上的光学折射率
光学
2024-03-26 v1 材料科学
摘要
本研究展示了自组装光学超表面的进展，以克服自然材料中极化密度（P）的固有局限，该局限阻碍了在光学频率下实现高折射率（n）。Maxwell 宏观描述建立了 P 与 n 之间的联系，揭示了自然材料中的静态极限，将光学频率下的 n 限制在约 4.0。利用深亚波长尺度上金属胶体的光学超表面，通过电偶极子（ED）共振非自然地增强 n，提供了一种解决方案。自组装能够在金属纳米颗粒（NPs）之间产生纳米级金属间隙，为在光学频率下实现极高的 n 铺平了道路。本研究侧重于通过合理设计聚合物配体以平衡吸引力与排斥力，将多面体金（Au）NPs 组装成密堆积单层，从而在大面积上稳健地实现了由聚合物刷介导的密堆积 Au NP 单层自组装。由此产生的 Au 纳米球、纳米八面体和纳米立方体单层表现出高宏观完整性和结晶度，足以将 n 推至创纪录的高值区间。本研究突出了电容耦合在实现非自然高 n 中的重要性，并探索了微调 Au NC 尺寸以优化该耦合。在光学频率下达到的 10.12 的 n 树立了标杆，凸显了多面体 Au NPs 在推进光学超表面方面的潜力。
引用
@article{arxiv.2403.16911,
title = {Achieving Optical Refractive Index of 10-Plus by Colloidal Self-Assembly},
author = {NaYeoun Kim and Ji-Hyeok Huh and YongDeok Cho and Sung Hun Park and Hyeon Ho Kim and Kyung Hun Rho and Jaewon Lee and Seungwoo Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.16911},
year = {2024}
}