石墨烯纳米岛中由单个电子驱动的等离激元

等离激元对光产生强烈的限制与增强，使其应用涵盖从癌症治疗到催化等诸多领域。除这些诱人特性外，石墨烯作为一种坚固且电可调的材料出现，其等离激元强烈依赖于掺杂电荷密度。在此我们表明，向由数百或数千个原子组成的石墨烯纳米岛中添加单个电子，即可开启先前在不带电结构中不存在的红外等离激元。值得注意的是，每增加一个电子都会产生显著的频率偏移。这些纳米岛中的等离激元被证明可调谐至近红外波长。这些现象对碳边缘高度敏感。具体而言，扶手椅型纳米三角展现出尖锐的等离激元，伴随着强烈的近场增强，且其吸收截面超过了石墨烯所占据的几何面积。相比之下，锯齿型三角不支持这些等离激元。我们的结论基于真实的量子力学计算，其与经典电磁模拟存在表面上的分歧，从而揭示了这些等离激元的量子本质。本研究表明石墨烯纳米岛对基本电荷具有高度敏感性，因此强调了其在新型纳米光电子学应用中的巨大潜力。