表面等离激元三维电导耦合Fano共振及可调谐三维光学超材料

基本信息
批准号:61675227
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:李家方
学科分类:
依托单位:中国科学院物理研究所
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:甘霖,于洋,刘静,刘之光,胡晨阳
关键词:
表面等离激元三维微纳结构Fano共振超材料
结项摘要

Based on the cutting-edge progresses and applications of plasmonic Fano resonances in metallic nanostructures and metamaterials, this project will propose a new plasmonic three-dimensional (3D) conductive coupling mechanism for the generation of prominent Fano resonances in novel and tunable 3D optical metamaterials (MMs), as well as their ultra-sensitive sensing applications. Through designing a new type of 3D MMs consisting of conductive in-plane and out-of-plane elements, the scope of application, prerequisites, and outcomes of the 3D conductive coupling mechanism will be systematically studied, with which the physical model of novel 3D MMs with prominent Fano resonance in optical frequencies will be explored. By employing 3D micro-/nano-fabrication techniques such as focused-ion beam (FIB) assisted folding method, 3D MMs with prominent and sensitive Fano resonances will be experimentally demonstrated in near-infrared (NIR) and infrared wavelength regions. By modifying the out-of-plane structures or the surrounding environments of 3D MM with mechanical strength, photo-thermal effects, or optical forces, the tunability of prominent Fano resonances in novel 3D MMs will be experimentally studied. Finally, by utilizing the steep profile, ultra-sensitivity, or drastic phase change of Fano resonances, the applications of novel 3D optical MMs and the induced Fano resonances for ultra-sensitive temperature and stress sensing will be explored. The studies in this project could provide important mechanisms, design principles, and technical methodologies for the exploration of physical insights and device applications of 3D MMs in optical region.

本项目结合金属纳米结构和超材料中Fano共振的发展和应用前沿,提出表面等离激元Fano共振的三维电导耦合机制,开展其在新型、可调谐三维光学超材料及其传感应用等方面的研究。通过设计新型的面内与面外结构相互电荷导通的三维超材料,系统研究表面等离激元三维电导耦合机制的适用范围、产生条件、以及应用前景,探索在光学波段产生显著Fano共振的三维超材料物理原型。采用聚焦离子束应变折叠等三维微纳加工方法,实验研究近红外及红外波段新颖三维超材料中显著Fano共振的超敏感特性。利用机械应力、光热效应、光学力等调谐三维超材料的面外结构及周围环境性质,研究新颖三维光学超材料Fano共振的可调谐特性。充分利用Fano共振线形陡峭、环境敏感、相位突变等优良特性,开展三维光学超材料及其Fano共振在温度、应力等方面的超灵敏传感应用。研究可望为光学波段三维超材料物理和器件的发展提供重要的物理机制、研究思路和技术途径。

项目摘要

本项目结合金属纳米结构和超材料中Fano共振的发展和应用前沿,提出了表面等离激元Fano共振的三维电导耦合机制,开展了可调谐三维光学超材料、立体超表面的构建及应用研究。通过设计新型的面内与面外相互电荷导通结构,系统研究了光学波段具有显著Fano共振的三维超材料;采用聚焦离子束应变折叠三维微纳加工方法,实验研究了近红外及红外波段新颖三维超材料中多重Fano共振的手征特性;首次提出了基于纳米剪纸的三维微纳加工技术,构建了光学波段的超手征体和性能优异的超表面结构;提出了Fano共振增强光学手性的新机制,实现了光学手性可逆的立体可调谐超表面结构。相关研究结果在Science Advances, Light: Science & Applications, Advanced Materials, Nanophotonics, Photonics Research, Laser & Photonics Reviews, Nanoscale,APL Photonics等重要期刊上发表论文13篇,可望为光学波段超材料和超表面的发展和应用提供重要的物理机制、研究思路和技术途径。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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