银烯中的等离激元学

二维材料展现出令人着迷的电子与光子特性，对纳米光子学、量子光学及新兴量子信息技术至关重要。融合第一性原理材料科学与纳米光子学的概念，如今有机会设计新的光子材料，其光学、输运与散射特性被量身定制以逼近热力学与量子极限。在此，我们给出第一性原理计算，预言银烯（Argentene，一种银的单晶六方密排单层）能大幅超越传统等离激元材料的光学性质与电导率。在低频极限下，我们表明其散射率与电阻率相较块体三维金属降低为三分之一。最重要的是，低散射率延伸至光学频率，这与石墨烯形成鲜明对比——后者因光学声子散射在近红外波段散射率急剧上升。结合本征高载流子密度，这促成了高度受限、延伸至可见光频率的表面等离激元。我们基于三项不同的品质因数评估银烯，涵盖典型等离激元应用谱系；在每一项中，银烯均优于当前最优（SOTA）。这种独特的物性组合将使银烯成为量子电子与光子技术中二维异质结构工具箱的有价值补充。