各向异性生物矿化纳米颗粒中的非米氏光学共振

纳米颗粒的光学性质因其在众多学科中高度的基础与应用重要性而持续受到关注。近年来兴起的全介质纳米光子学利用高折射率介质纳米颗粒中光诱导的电与磁米氏共振，这一特性为调控纳米光子结构的光学响应提供了额外的宝贵自由度。本文提出一种在介质纳米颗粒中实现光学共振的概念上截然不同的方法。我们表明，缺乏常规米氏共振的低折射率纳米颗粒可展现出一类新颖的由各向异性诱导的非米氏本征模式。具体而言，我们研究了光与方解石和球霰石纳米球的相互作用，并将其与熔融石英球的米氏散射进行比较。这些颗粒具有相近的介电常数和相同尺寸，但由于内部结构不同而表现出显著不同的散射行为。熔融石英球不呈现任何光谱特征，而方解石介电常数张量的单轴结构以及球霰石的非对角介电常数张量导致了散射谱中一组可区分的峰。多极分解与本征模分析揭示这些峰与一类新的电与磁共振相关。我们识别出寻常、非常规和杂化偏振的磁偶极模式，以及具有显著环形电偶极矩的复杂电偶极共振。由于球霰石和方解石均为生物矿物，由多种生物自然合成并利用，我们的结果为理解和阐明真实生物系统光学功能背后的机制提供了不可或缺的工具箱。