金属纳米粒子链中推迟效应对等离激元色散与传播的影响

我们考虑一条规则排列的球形金属纳米粒子链，其中每个粒子支持三个简并的局域表面等离激元。由于纳米粒子间的偶极相互作用，局域等离激元耦合形成扩展的集体模式。我们采用开放量子系统方法，其中集体等离激元与真空电磁模式相互作用，并且重要的是，该方法通过光-物质耦合自然地纳入了推迟效应，我们解析地评估了由此产生的等离激元能带结构的辐射频移。对于亚波长尺寸的纳米粒子，我们的解析处理与基于麦克斯韦方程完全推迟解的繁重数值计算结果在定量上高度吻合。事实上，我们给出的等离激元谱的显式表达式展示了纳入推迟效应如何在横偏振等离激元的能带结构中引起对数奇点。我们进一步研究了推迟效应对等离激元激发沿链传播的影响。对于纵模，推迟效应的影响可以忽略，但我们发现推迟偶极相互作用可以显著改变横偏振模式下等离激元的传播。此外，我们的结果阐明了纳米等离激元系统中的辐射效应与原子物理中的合作 Lamb 位移之间的类比。