阿尔托大学研究人员发现新方法耦合等离激元和光磁效应
(阿尔托大学的研究人员们发现了新的突破性方法,可用于将纳米点阵列排布于磁性材料,从而改变光极化,使来自阵列的反射光束变强且可控)
这项研究的结果对于提高光学元件的敏感性以适应生物传感和电信应用十分有前景。在铁磁材料中,量子力学引发的相互作用导致光与磁发生耦合。这些相互作用可以改变材料性质,例如通过磁光效应产生的光强度或者偏振轴。
光与物质在纳米级别发生高效的相互作用。这对于等离激元领域是基础,可用来探索光与金属纳米结构的相互作用。对于可见光波长范围,纳米尺寸的金属纳米颗粒起一个极小的天线的作用。
这项研究是基于一种称为表面晶格共振的现象,其中来自小天线的辐射是以串联的阵列形式排布。这点可以通过设置在磁性纳米天线上的长度标尺,来匹配入射光波长。
集体振荡发生在周期性排列的纳米粒子之间有很强相互作用之时。阿尔托大学的量子动力学(QD)研究小组成员们,已经报告了贵金属纳米粒子的类似行为。
纳米磁性和自旋电子学(NanoSpin)组和QD之间合作研究的一些结果也显示,集体振荡的磁性材料是存在的。在铁磁材料中的光偏振变化会被表面晶格共振大大增强,从而导致磁光克尔效应。
“我们研究的一个重要发现是频率,即光的颜色,为此,发生这种情况的频率与纯光学效应中最强的频率是不同的。通过选择两个方向阵列纳米颗粒间的不同距离,磁光和光信号可以实现所谓的分离”PäiviTörmä教授解释道。
在贵金属中观察到的等离子共振,在铁磁材料中是难以达到的,这是由于其高电阻限制了它们的光学活性。因此,铁磁材料对于等离激元应用来说,不是一个很好的选择。
“然而,通过将纳米粒子排序成阵列,并且利用集体共振,这个问题得以减轻。我们的结果打开了研究领域的一个重要的新的方向,即光和磁化在纳米级的耦合问题,”Sebastiaan van Dijken教授说。
这个项目成功的关键在于,不同领域研究团体的协同努力。研究人员说,为了开展这项研究,双方在纳米级别深入了解磁性和光学是必须要的前提。这些实验结果为那些远超基础物理的应用开发铺平了道路。
新材料在线编译整理——翻译:Gary 校正:摩天轮
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