等离子体晶体中的赝共振与能带隙

本文中，我们利用带驱动元的广义耦合赝力模型，发展了一种研究等离子体晶体中等离子体激元激发与能带结构的方法。研究表明，周期性离子实势的存在导致等离子体激元波函数与静电势分布中出现赝共振条件，这与频率共振十分相似，并导致能带色散分布中出现带隙。研究发现，等离子体激元激发的双长度尺度特性导致晶格常数出现临界值 $a_c=2\pi\lambda_p$（$\lambda_p$ 为等离子体激元波长），在此值上下等离子体晶体的能带结构有显著不同。还发现抛物线型自由电子能带色散关系的能带隙位置比等离子体激元激发的略高。此处基于等离子体激元定义，并由于等离子体激元相对于单电子具有双长度尺度特性，我们对量子物理中的波粒二象性给出了简化诠释，并给出了可在单次实验中同时检验波与粒子性质的尺度区间，在此区间内互补原理失效。然而，电子-等离子体激元耦合激发的双特性（与椋鸟 murmuration 现象极为相似）强烈暗示，电子的长南德布罗意-玻姆导波无非就是等离子体激元本身。本研究还推导了一维广义周期势等离子体晶格的波函数与静电势解。