Chinese Optics Letters 编辑部  

   纳米表面等离子体光学是目前科学界研究的热点，在可用于制造微型光电元器件的剪裁金属纳米结构研究中，它是一个即将到来的新的研究领域。

   尽管孔隙的尺寸小于入射光的波长，但是入射光仍然可以通过光学厚度的金属薄膜，这主要归功于薄膜表面的等离子体激发。入射光在表面产生等离子体极化，而等离子能有效通过孔隙。一旦激发离子到达金属介质界面，孔隙的边缘就把这些激发离子转换成光，如同一个个点光源。由于这些点光源之间的相互作用产生了出射平面波。基于孔隙尤其是拥有锐利金属边缘的纳米天线，其局部表面等离子体与光之间有着强烈的相互作用（在金属电介质界面或在金属表面电子的集体振动）并演变成为一种高效的光学纳米天线。在衍射极限下，它们可以将光斑聚焦成光波长量级。

   通过对纳米孔隙的锐利边缘效应研究，土耳其埃尔西耶斯大学（Erciyes University）和美国波士顿大学（Boston University）的穆斯塔法.土库曼(Mustafa Turkmen)教授所在的研究团队报道了光在被挤压下可以通过比它波长更小的孔隙，并演示了结构的光传输性能可以通过改变孔隙的形状加以控制。这项工作可能为纳米孔隙在分子光学和非线性光学中的应用铺平了道路。该研究成果将发表在Chinese Optics Letters 2013年第7期上。

   基于孔隙的纳米天线中的等离子体的集体激发和光与物质之间的强烈相互作用对于其在振动光谱中的应用具有非常重要的作用。如果待测物质是生物或化学分子类颗粒，那么这些物质与光之间的强烈相互作用对于制备超灵敏传感器非常有利。在实验中，采用氮化硅基板上厚度为30 nm的金薄膜，并利用电子束光刻、干法和湿法刻蚀工艺，制备出了X-形状的纳米孔隙阵列。

   孔隙的几何形状对于光的传输效率和结构特性有非常重要的影响。这主要是因为入射面表面的等离子体只能通过纳米孔隙这一唯一通道传输到金属的另一表面层（通过孔隙的局部表面等离子体耦合）。由于X-形状的对称性，纳米天线的传输特性与入射光的偏振没有关联。纳米天线的这种特殊的传输效应可以在一个很小的空间内实现大场提高和强场定位，有望应用于如红外和拉曼光谱等光谱技术中。

   由于采用的结构是基于孔隙的几何形状，分子与挤压光之间能够产生有效的相互作用，这有利于提高振动光谱技术的测试质量。在后续工作中，他们的研究团队（由波士顿大学和瑞士洛桑联邦理工学院的H. Altug教授领导）的计划是：利用具有锐利边缘的等离子体纳米孔隙阵列来增强生物和气体分子的特征吸收带。

图示说明：氮化硅基板上厚度为30 nm的金薄膜上刻蚀出X-形状的纳米孔隙阵列。作为一个应用实例，底部左边列出了一个基于PDMS的遥感平台。

论文链接：Characterization of x-shaped nanoaperture antenna arrays operating in mid-infrared regime