金纳米棒螺旋超结构中的集体共振

螺旋超结构的手性光学响应由各个构筑基元的集体行为决定。本文给出超结构中集体共振的完整理论描述。我们以金纳米棒为单个构筑基元，并沿一轴以端对端方式螺旋排列。对单晶胞的数值模拟表明，纳米棒间的等离激元耦合产生杂化共振，其强度强烈依赖于左或右旋圆偏振（LCP 或 RCP）的激发光。基于微观机制提出了节点-模判据，成功解释了 LCP 与 RCP 之间的差异。我们进一步证明，沿螺旋轴将晶胞从 1 重复至无穷时，多个杂化共振逐渐演化并合并为单一集体共振，其能量同样依赖于 LCP 和 RCP。基于耦合偶极近似方法，给出了螺旋超结构集体共振的解析描述。我们的理论表明，由 $n$ 个纳米棒组成的晶胞的螺旋超结构中存在 n 个集体共振模。引人注目的是，仅有一个共振可由特定圆偏振的入射光激发。我们通过分析螺旋超结构的对称性，提出了此类集体共振选择性激发的普适选择定则。本工作提供的新见解或可启发未来利用等离激元构筑基元对螺旋超结构的设计与制备。