利用表面等离激元开启富勒烯的暗激子

利用我们最近提出的 Bethe-Salpeter $G_0W_0$ 公式，我们探讨了富勒烯（C$_{60}$）在货币金属表面（Cu、Ag 和 Au）附近的光学吸收谱。我们特别关注表面等离激元 $\omega_S$ 如何影响富勒烯的光学活性。我们发现 3.77 eV 和 4.8 eV 处的低能富勒烯激子仅与表面等离激元发生微弱相互作用。然而，我们发现表面等离激元与最强烈的富勒烯 $\pi$ 激子，即位于 $\hbar\omega_+\approx$ 6.5 eV 的偶极模式和位于 $\hbar\omega_-\approx$ 6.8 eV 的四极模式，发生强烈相互作用。当富勒烯靠近铜表面（$z_0\approx$ 5.3 \AA）时，偶极模式 $\omega_+$ 和分子/表面界面处的“局域”表面等离激元杂化，形成两个均能吸收光的耦合模式。结果，该分子获得了一个额外的光学活性模式。此外，在共振条件下，即 $\omega_S\approx\omega_\pm$ 时，与表面等离激元的强烈相互作用破坏了 $\omega_-$ 的四极特性，使其成为光学活性模式。在这种情况下，该分子获得了两个额外的极强光学活性模式。进一步地，我们发现银和金金属表面能够满足此共振条件 $\omega_S \approx \omega_\pm$。