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美国明尼苏达大学电气与计算机工程系Sang-Hyun Oh课题组--用于超灵敏红外光谱的石墨烯声学等离子体共振器

​  等离子体的一个基本障碍是电磁场约束和自由空间光耦合效率之间的权衡,这是激发源和等离子体模之间动量失配过大的结果。尤其是石墨烯中的声学等离子体具有极高的场限制,以及极端的动量失配。为此,我们表明可以克服这种基本障碍并展示了一个石墨烯声学等离子体共振器,几乎可以吸收(94%)入射中红外光。这种高效率是通过利用两级耦合方案实现的:通过自由空间光耦合到传统的石墨烯等离子体,然后耦合到超限声学等离子体。为实现这一方案,我们将图案的大面积石墨烯转移到模板剥离的超扁平金属带上。单片集成的光学间隔物和反射器进一步提高了增强效果。我们发现石墨烯声学等离子体可以分别对ångström厚蛋白和SiO2层中的吸收带和表面声子模式进行超灵敏测量。我们的声学等离子体谐振器平台具有可扩展性,可以利用最终水平的光与物质的相互作用,用于潜在的应用,包括光谱,传感,表面和光电子学。

Fig. 1耦合机制。

Fig. 2通过集成反射器增强等离子体吸收。

Fig. 3制造工艺和谐振器结构。

Fig. 4:色散和吸收的间隙依赖性。

Fig. 5-等离子体介导的光-物质相互作用。

相关研究成果于2019年由美国明尼苏达大学电气与计算机工程系Sang-Hyun Oh课题组,发表在Nature Nanotechnology (https://doi.org/10.1038/s41565-019-0363-8 )上。原文:Graphene acoustic plasmon resonator for ultrasensitive infrared spectroscopy

 

 

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