电浆子纳米光圈的特殊光透性

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1、电浆子纳米光圈的特殊光透性摘要：在本文中，我们研究纳米光圈在被不透明障碍物遮盖情况下的光透射异常现象。在传统的光学中，光传播路径被遮挡，光的透射减弱。但是，我们发现，当纳米圆盘的波长接近等离子体共振频率时，光透射增强。这种效应甚至出现在当圆盘比孔径大的情况下。关键词：电浆纳米结构，纳米圆盘，纳米光圈，扫描近场光学显微镜，增强透光该光学系统包括宏观组件（尺寸比光的波长较大），以及通过空间沿直线传播的光射线。当光学系统尺寸减小到一定程度，光线不能被视为严格沿直线传播的光，例如，在光的衍射中这种影响是很容易观察到的。但是，普遍认为，

2、当光被一个可以吸收或反射光的障碍物遮挡时，光传播的强度会降低。那么，如果光系统进一步按比例减少尺寸到比波长更小时，会导致什么结果？在本文章中，我们提出一个现象，在由金属纳米结构组成的光学系统中，虽然有障碍物遮挡光路，但在传播过程中，光的强度实际上增加了。在我们的光学系统中，光将会通过在一个不透明的金属丝网圆孔传输。在宏观的系统，如果光圈是一个由直径大于孔径不透明障碍密切覆盖，没有光可以通过传播光圈（或者至少是强度会减少）。这种光学配置，其中光圈是被不透明的障碍所覆盖，此后均简称为“电浆光圈”。当系统中所涉及的部件的尺寸接近或更

3、小于光的波长，一般系统并不会像预期的几何结构那样运转。该系统显示了独特的性能，特别是该当光学元件与在电磁场下的另一个光学元件相互影响下，性能更好。金属纳米结构的增强，从本地创建传导电子的集体振荡产生的光场（通常称为表面等离子体激元，或简称等离子体）。当电磁场频率接近等离子体共振频率时，组分材料之间通过电磁场的相互作用变得尤为显着的。因此，覆盖的金属纳米结构的光圈可能会出现特殊的光传播性能，这种特性传统光学中还不曾出现过。单亚波长光学孔径传播在过去的十年一直被人们实验着，并且由于在光圈等离子体激发而引起的光透射增强，已经报告过了

4、。在本研究中，我们运用光阑光谱测量型近场光学显微镜，通过独特的黄金纳米盘平面，我们发现了纳米金属覆盖的小孔的独特光学性能。该近场显微镜的光阑探针基本上是一个在金属屏幕上打开的小光圈，前端是一个光圈，调整探针到靠近黄金纳米磁盘的上方位置。在此安排下，近场探针和纳米磁盘，分别向光圈和封盖的障碍对应。当亚波长接近黄金纳米磁盘等离子体共振波长时，我们发现这个系统的一个反常的光透射增强现象。观测到的异常现象的原因和对等离子体共振现象的影响将基于模型分析计算。金圆盘（50-200nm和35nm厚的直径）用电子束光刻技术（数密度磁盘：1微米

5、-2）制作成盖玻片。磁盘的几何尺寸的测量，采用地形学手段，使用了扫描近场光学显微镜（SNOM）或扫描电子显微镜（SEM）。光圈近场光学显微镜处于操作环境条件下。近场光学光纤探针需被蚀刻和涂镀黄金层（厚度：约300-400纳米），然后在尖端创建的一个孔径（从JASCO公司购买）。探头的孔径由100nm处的扫描电镜图像确定认证。近场探头通过反馈机制，由样品表面附近的剪切力维持。对于传输测量，氙气放电灯被用作光源，样品被近场探头光圈照亮。光子通过样品传输，由一个物镜收集，并由一个多色-CCD系统检测。在扫描区域通过每个点测量传输强度

6、，并且在样品盘中心测得的近场传输谱将作为测量透射光强度的比率I，在空白基板上得到IO.远场消光光谱通过测量金属纳米结构材料下的透射光强度而得到I，并在裸露的基板下得到IO，并绘制(IO-I)/IO与波长得关系图。对于远场测量点的尺寸只适用于几十微米。图1a显示了远场消光光谱观测的黄金圆盘。在波长度大于600纳米的区域可发现消光峰。峰值波长取决于磁盘的直径和转移具有更长的波长的趋势，并与在磁盘的直径呈线性增大关系。相对于磁盘直径的转变的方式类似于金纳米棒。伴随纵横比（=长度/直径）的增加，波长较长的棒转变将灭绝高峰。从理论上讲，

7、高峰转变是密切相关的散射体，它是由纵横比决定去极化的因子。纵横比变高时，去极化因子将变小，共振波长将变长。对于圆盘，纵横比是磁盘的高比上磁盘直径。所观察到的峰移再次与去极化因子相关，伴随磁盘直径的增加，去极化因子将变小，导致峰值波长变长。图1a中的另一个突出特点是磁盘上有无峰高受磁盘直径影响强烈。依赖关系可能与磁盘的容量有关。据三重球形粒子散射理论预测，吸收和散射强度，分别与粒子的体积和粒子体积的平方成正比。如果我们近似处理一个金制圆盘为扁球体，磁盘的光学特性可据甘斯的理论进行模拟，该理论中将粒子的形状和等离子体共振的阻尼因子

8、作为考虑的基础。磁盘的极化是由以下方程得到的（1）其中L是去极化因子，ε和εm分别表示黄金的介电常数和周围介质的介电常数，k是入射光波失。变量V和D分别代表磁盘的体积和直径，方程1分母中第二项和第三项分别表示去极化的变化和体积的减幅。磁盘的消光光谱可由极化的虚部获得。图1b显