基于等离子体金属氧化物纳米晶的红外介质表面

基于实验和仿真方法，我们所开发的帮助开发了自组装纳米晶（NC）人造材料如何产生独特的近场和远场光学性质，这些性质难以通过光olithography 图案化结构实现。首先，可以合理化不可避免的缺陷和无序，某些情况下，这些因素反而具有优势。其次，自组装使不同 NC 和分子成分在纳米尺度上的密切混合成为可能。通过将探针分子置于 NC 之间最强电场增强的间隙中，我们展示了可通过调节 NC 的尺寸和共振频率来优化分子振动的增强检测。我们展示了包含不同掺杂浓度 NC 的介质表面可实现宽频率范围内的介电常数逼近零响应。最后，考虑到 NC 介质表面本身作为构建模块，我们展示了如何将这些装配体集成到光子结构中以利用和放大其独特性的属性。通过将 NC 单层建模为具有有效介电常数响应的 slab，我们设计了一个由 NC 堆叠在简单开放腔体结构上的可调频率红外完美吸收器。由于完美吸收体进一步增强了红外电场局域化强度，我们预计，这种集成策略可以增强分子振动耦合或非线性光学响应。NC 装配和集成方法的灵活性表明，除了单层 NC 之外，混合和堆叠 NC 的各种金属氧化物 NC 超结构具有广泛的设计线性和非线性红外光学组件的潜在空间。