摘要：研究人员找到一种新方法可将等离激元光子（plasmonic）与磁光效应相互结合。该实验表明当光束从以纳米点阵方式排列的磁性材料上反射时，该点阵能高效可控地改变光束的偏振状态。这一发现可以提高通讯工具及生物传感器中光学元件的灵敏性。

阵列中的磁性纳米粒子使光线扭曲：根据纳米粒子之间的距离不同，某一频率的光在某一方向上共振（其光的颜色人肉眼可见）；而在另一方向上，光（由磁性材料中的量子效应诱导产生）以另一波长增强。

版权：Aalto University

芬兰阿尔托大学的研究人员已经发现一种新方法可将将等离激元光子（plasmonic）与磁光效应相互结合。该项实验表明当光束从以纳米点阵方式排列的磁性材料上反射时，该点阵可以高效可控地改变光束的偏振状态。这一发现可以提高通讯工具和生物传感器中光学元件的灵敏性。

光与铁电材料磁化过程的耦合源自量子交互作用。这些作用会改变一些性能：比如使偏振轴或光的强度产生变化等。而在纳米尺度，光与物质之间的相互作用会增强，这也是等离激元光子学研究的重要动机。该学科主要研究光与金属纳米结构之间的相互作用。

对可见光来说，纳米级别的金属颗粒就好像我们日常生活中所使设备比如收音机、无线电波上的天线。研究人员利用表面晶格共振现象，即这些微型天线也就是纳米颗粒会以阵列的方式共振。而这其中的关键就在于在长程范围内排列这些纳米颗粒，使之与传入光线的波长相匹配。

纳米粒子在周期性的阵列中相互作用强烈，使集体振荡增强。阿尔托大学量子动力学（Quantum Dynamics，QD）研究小组曾大量报道过贵金属纳米粒子的这一现象。

在QD研究团队和纳米磁学与自旋电子学研究团队的共同努力下，研究人员在磁性材料中也发现了这种集体振荡现象。这种表面晶格共振能加强铁电材料中偏振光的偏振变化，也就是所谓的磁光克尔效应。

在该项研究中最主要的发现就是能从可见光频率最强的时候分离出不同频率的有色光。通过设置阵列中纳米颗粒在两个方向上的距离，就可以使磁光信号与光信号相互分离，Törmä教授解释道。

采用磁性材料并不是一个显而易见的选择。因为到目前为止，铁电材料由于具有较高的阻抗性能，很难在其身上观察到贵金属中那种令人惊诧的等离子激元共振现象。

然而通过纳米粒子阵列和集体振荡可以削弱上述问题。这一研究结果为研究纳米尺度中光和磁效应之间的相互作用开辟了新的方向，Sebastiaan van Dijken教授说道。

来源：上述报道基于阿尔托大学提供的材料。注：文章内容和长度均有不同程度修改。

参考文献：

M. Kataja, T. K. Hakala, A. Julku, M. J. Huttunen, S. van Dijken, P. Törmä. Surface lattice resonances and magneto-optical response in magnetic nanoparticle arrays. Nature Communications, 2015; 6: 7072 DOI: 10.1038/ncomms8072

新材料在线编译整理——翻译：李湖燕     校正：摩天轮