作为表面等离激元极化子暗源的紧凑型等离激元分布反馈式激光器

Compact Plasmonic Distributed-Feedback Lasers as Dark Sources of Surface Plasmon Polaritons

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c01338

光腔中的等离激元模式可以通过受激发射放大。利用这种效应，等离激元激光器有望提供相干表面等离激元极化子 (SPP) 的芯片集成源。然而，虽然等离激元激光器已经被实验证实，但它们并没有产生传播等离激元作为它们的主要输出信号。相反，等离激元激光器通常涉及大量真空光子的发射，这些光子通过布拉格衍射从腔外耦合，或者由于不可控的散射从反射镜边缘泄漏。为此，作者报道了一个利用简易腔体实现从激光模式中直接提取SPP，同时，最大限度地较少光子泄漏的设计方案。在 10 um长的分布式反馈腔中实现了等离激元激射，该腔由表面周期性排列的Ag光栅阵列组成，光栅上覆盖着一层薄薄的胶体半导体纳米片作为增益材料。二阶反馈设计的空腔对自由空间光子的衍射可以对实空间和动量空间中的激光模式轮廓进行直接实验验证，这耦合波理论非常一致。相比之下，作者证明在激射阈值以上的一阶反馈腔依然保持“暗”模式，并且传播型SPP作为输出信号从腔体中离开，展现了此类激光器作为等离激元片上源的潜力。

在纳米飞秒尺度上揭示等离激元纳米结构的手性响应

Revealing the Chiroptical Response of Plasmonic Nanostructures at the Nanofemto Scale

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c01322

在纳米结构中，等离激元手性响应的时域与空间域的来源仍未探索清楚。作者以两个正交取向的Au 纳米棒作为研究对象，发现其在斜入射左旋圆偏振 (LCP) 和右旋圆偏振 (RCP) 光照射下具有反对称和对称模式激发，从而引起巨大手性响应。利用时间分辨光发射电子显微镜 (PEEM)测量了与纳米飞秒尺度下的手性光学响应相关的等离激元模式的近场空间分布、光谱和时空动力学，验证了LCP和RCP两种模式在共振波长处的特征近场分布和巨大的光谱二色性。更重要的是，直接揭示了本征模式激发及其对时空域中超快等离激元手性响应的贡献，促进了对复杂纳米结构中超快手性起源的全面了解。这些发现提出了一种为了实现在时域与空间域上控制手性光-物质相互作用的手性纳米光子器件的设计方案。

具有拉曼内标的等离激元 MOF 薄膜，用于环境空气中化学战剂的快速超灵敏 SERS 检测

Plasmonic MOF Thin Films with Raman Internal Standard for Fast and Ultrasensitive SERS Detection of Chemical Warfare Agents in Ambient Air

https://doi.org/10.1021/acssensors.1c00178

表面增强拉曼散射 (SERS) 是一种强大的光谱技术，可用于选择性检测和量化极低浓度的分子。然而，对小横截面的气态化学品的SERS实际应用仍处于起步阶段。作者报告了一种具有集成拉曼内标的等离激元吸附薄膜平台，该平台对于化学战剂（CWA）模拟物有着出色的SERS传感功能。薄膜由紧密堆积的核壳Au@Ag纳米棒组成，单独封装在ZIF-8框架（Au@Ag@ZIF-8）中。当Au@Ag 纳米粒子位于分子表面附近并放大其拉曼信号时，ZIF-8框架在从气相和拉曼内标中捕获甲基膦酸二甲酯 (DMMP) 或 2-氯乙基乙基硫醚 (CEES) 中起着关键作用。通过计算模拟研究了 ZIF-8 框架内分子的潜在吸附机制以及 DMMP 和 Ag 表面之间的相互作用。Au@Ag@ZIF-8 薄膜在响应时间、定量极限、重现性和可回收性方面具有出色的 SERS 传感能力，对DMMP和CEES进行了检测，这两种物质分别被选为沙林气体和芥子气的CWA模拟剂。DMMP 的检测限(LOD) 为 0.2 ppbV。在便携式拉曼实验中，检测到环境空气中 DMMP 为 2.5 ppmV，N2 中 CEES 为 76 ppbV，响应时间分别为21和54秒。这一概念验证为实际应用中的超低浓度手持式 SERS 气体传感打开了大门，具有在例如在国土安全、关键基础设施保护、化学过程监测或个性化医疗等多方面的应用前景。

Su-Schrieffer-Heeger 模型的等离激元实现中的拓扑石墨烯等离激元

Topological Graphene Plasmons in a Plasmonic Realization of the Su–Schrieffer–Heeger Model

https://doi.org/10.1021/acsphotonics.1c00417

由薄绝缘体、石墨烯和金属制成的石墨烯混合体可以支持传播声等离激元 (AGP)。金属屏蔽改变了通常的石墨烯等离激元的色散关系，导致等离激元的缓慢传播，并限制了电磁辐射。作者展示了由薄介电材料和一系列金属纳米棒覆盖的石墨烯单层，可以作为有力平台来实现 Su-Schrieffer-Heeger 模型。作者计算了不同等离激元波带的Zak相，以表征其拓扑结构。研究的系统显示出体边缘对应：在不同拓扑相中，分隔阵列的畴壁中产生强局域界面态。通过远场中红外辐射可以直接探测非平凡相的特征，从而直接通过实验证实了石墨烯拓扑等离激元的存在。强大的场增强、界面态的高度局域性以及它们的背栅调谐频率扩展了基于 AGP 的设备的功能。

金属等离激元阵列结构：原理、制造、特性和应用

Metallic Plasmonic Array Structures: Principles, Fabrications, Properties, and Applications

https://doi.org/10.1002/adma.202007988

近来纳米加工的巨大发展促进了远小于波长尺度的光操纵的进展。金属等离激元阵列结构被证明是实现可控光-物质相互作用的最强大的平台， 并且能够通过形态和参数调节实现丰富的光学性能而得到了广泛的应用。作者描述了各种可能存在于金属等离激元阵列结构上的光控制机制，并总结了制备金属等离激元阵列的典型技术。作者回顾了等离激元阵列的一些最新应用，包括等离激元传感，表面增强光谱学，等离激元纳米激光和完美的光吸收，并讨论了金属等离激元阵列的现有挑战和发展前景，这将为金属等离激元阵列结构的未来发展提供指导。

本文转自：https://mp.weixin.qq.com/s/ol3GuC_EF1iywh44dVNj_w

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