等离激元纳米颗粒共振的几何解释

迅速发展的等离激元学大致可分为两个分支：在等离激元波导中传播的表面等离激元极化激元 (SPPs) 和由散射等离激元颗粒支持的局域表面等离激元 (LSPs)。沿这两个方向的研究通常采用截然不同的方法和技术，导致一种教条，即这两个分支几乎独立发展，相互作用甚少。在本文中，我们从基于 Bohr 模型的几何视角出发，借助 SPPs 来解释 LSPs，从而建立了这两个子领域之间的联系。除了清晰解释等离激元纳米颗粒的常规散射特征外，基于该几何模型，我们进一步展示了其他反常散射特征（在较低频率下支持的高阶模式，以及随颗粒尺寸增加而发生的共振蓝移）和在不同频率下支持的同一阶多重电共振，这些已被揭示分别源于反向 SPP 模式和相应等离激元波导中支持的多重色散带。受此几何模型启发，研究还表明，仅通过几何调谐，若将散射率和吸收率调至相等，每个 LSP 共振的吸收可最大化以达到单通道吸收极限。基于 Bohr 模型的几何图像为理解局域共振提供了新见解，并可能为基于颗粒散射的许多相关应用（如生物传感、纳米天线、光伏器件及相关医疗治疗）带来新曙光。