量子等离激元下的局域电场增强及其在单分子探测等纳光子学领域的应用

This project will focus on the enhancement of local electric field in tunnelling plasmonics and its application in single-molecule detection, nano-lasers and other fields of nanophotonics..1) We plan to study the optical response of metal-dielectric double interface dimer antenna and the enhancement of local electric field in the gap, clarify the mechanism of electric field enhancement in sub-nano gap, optimize the structure design so that it can exceed the limitation of local electric field enhancement in tunnelling plasmonics, and explore the potential application in single-molecule detection. .2) The project is also to study and develop a new materials preparation technology to fabricate spherical hyperibolic metamaterial cavities with ultra-thin dielectric spacer, and provide a new idea for experimental research and application of light-matter interaction in the field of tunnelling plasmonics..3) we will study the excitations of multipolar quantum whispering-gallery (WG) modes of spherical hyperibolic metamaterial cavities with ultra-thin dielectric spacer, and near-field plasmonic coupling effect between the sphere plasmons, and explore the potential application in nano-lasers.

本项目将围绕量子等离激元中局域电场增强及其在单分子探测、纳米激光器等纳光子学领域的应用为目标，主要研究以下几个方面：.1）研究金属-介质双界面二聚体天线的光学响应以及间隙中的局域电场增强，明确其在亚纳米间隙发生量子隧穿下的电场增强机制，优化结构设计使之能够超过量子等离激元下局域电场增强的极限值，从而突破量子隧穿带来的瓶颈，并积极探索其在单分子探测上的应用。.2）研究发展材料制备新技术，从实验上获得超薄介质间隔层的双曲超构球形微腔，在量子等离激元领域，为光与物质相互作用的实验研究与应用提供一种新的思路。.3）研究超薄介质间隔层的双曲超构球形微腔所支持的多阶量子等离激元回音廊共振模式，研究球模和多阶量子等离激元回音廊模之间的近场耦合效应，并探索其在纳米激光器方面的应用。

本项目围绕量子等离激元中局域电场增强及其在单分子探测、纳米激光器等纳光子学领域的应用为目标，主要完成了以下几个方面的研究：.1）研究金属-介质双界面二聚体天线的光学响应以及间隙中的局域电场增强，明确其在亚纳米间隙发生量子隧穿下的电场增强机制，优化结构设计使之能够超过量子等离激元下局域电场增强的极限值，从而突破量子隧穿带来的瓶颈。.2）研究发展材料制备新技术，从实验上获得超薄介质间隔层的双曲超构球形微腔，在量子等离激元领域，为光与物质相互作用的实验研究与应用提供一种新的思路。.3）研究超薄介质间隔层的双曲超构球形微腔所支持的多阶量子等离激元回音廊共振模式，研究球模和多阶量子等离激元回音廊模之间的近场耦合效应。