近日，國家納米科學中心劉新風研究員與張勇研究員課題組合作，利用陽極氧化鋁範本與金納米顆粒組裝，成功實現了應用於無偏振選擇性二次諧波產生的等離激元納米球-碗結構英寸級陣列的製備。相關研究成果發表在ACS Nano（ACS Nano 2021，15，1，1291–1300）。
等離激元納米結構可以通過將電磁波限域在亞波長範圍內的體積中進而實現對線性和非線性光學過程的操控，其在超分辨探測、光捕獲與發射以及光力操縱等領域有廣泛的應用前景，引起了人們極大的研究興趣。
本工作中，研究人員通過自下而上的簡便方法製備了基於金屬-電介質-金屬結構的等離激元納米結構陣列，並在該陣列中實現了电浆增强的二次諧波產生。首先通過兩步陽極氧化法製備週期性碗狀結構範本，並將其與利用溶液法生長的金納米顆粒進行組裝，以此來代替傳統的高成本微加工工藝，這為設計並製備大面積低維等離激元器件提供了一種更為便捷的策略。該研究中，通過結構單元組裝實現了面內各向同性的單元結構，克服了傳統非線性晶體中所受到的偏振各向異性限制。結合傾斜角依賴和傅立葉角分辨的光譜測試，在大傾斜角激發條件下，該結構的非線性轉換效率仍能保持有效，這來源於球-碗結構的幾何匹配關係，使得其在大角度激發響應的實際應用場景中具有很大潜力。這意味著該等離激元納米結構陣列因兼具大尺寸面積、低成本以及高性能優异效能可應用於納米光子學器件。
國家納米科學中心博士研究生吳憲欣、江文宇、王曉豐為該研究的共同第一作者，劉新風研究員、張勇研究員為通訊作者。該項工作得到了中國科學院戰略性先導科技專項（B類），科技部重點研發計畫，國家自然科學基金委和低維量子物理重點實驗室開放課題等項目的支持。
原文連結：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c08498。
圖1：等離激元納米結構陣列的製備過程示意圖
圖2：等離激元納米結構陣列中二次諧波產生的示意圖及其光學性質表徵