用于增强光聚焦与局部温度控制的混合光-热天线
光学
2016-08-15 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
化学物理
摘要
支持局域表面等离激元共振的金属纳米天线已成为生物（化学）传感和纳米成像应用中不可或缺的工具。在可见光或近红外波段实现上述应用的高等离激元增强电场强度也可能引起纳米天线的局部加热。我们提出了一种混合光-热天线的设计，其同时在可见光工作波长处实现强度增强和纳米尺度局部温度控制。我们展示了通过增强红外热发射来降低混合天线工作温度的可能性。通过严格数值建模我们预测，支持高品质因子光子-等离激元模式的混合光-热天线可实现局域电场以及纳米尺度金属体积内吸收光功率高达两个数量级的增强。同时，在104-105 W/m2的连续辐照下，混合天线温度相比全金属对应物可降低数百摄氏度。温度降低效应归因于增强的辐射冷却，其由热激发的局域表面声子极化激元模式介导。我们进一步表明，在更高辐照度下，混合天线中通过增强辐射与对流冷却相结合可实现温度降低。最后，我们展示了混合光-热天线如何用于在保持光学芯片其余部分低温的同时实现对纳米粒子的强局域加热。
引用
@article{arxiv.1608.03645,
title = {Hybrid optical-thermal antennas for enhanced light focusing and local temperature control},
author = {Svetlana V. Boriskina and Lee A. Weinstein and Jonathan K. Tong and Wei-Chun Hsu and Gang Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1608.03645},
year = {2016}
}
备注
24 pages, 11 figures