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特异介质和表面等离子体

华南师范大学光及电磁波研究中心/研究方向2011-10-27 16:02:00来源:华南师范大学评论:0点击:收藏本文

背景

  特异介质是近十几年来国际上一大前沿和热点研究领域。其基本出发点是利用特殊的人工构造的周期性排布单元结构(单元尺寸远小于工作波长)来构成一种新的人工材料,由于单元结构丰富的电磁响应特性,特异介质的等效介电常数和磁导率可以随设计方案的改变在很大范围(可正可负、甚至为零)内调节,这对自然界中存在的普通材料来说是不可思议的。经过各国研究人员十几年的努力,特异介质已经从最初的单纯的理论研究发展到各波段的实验制备研究,并在多个应用领域产生了深刻的影响。

  表面等离子体波一般是指存在于贵金属(例如金Au、银Ag等)表面的一种电磁表面波,其特性是在金属表面其场强最大而沿着与表面垂直方向传播时指数衰减,这意味着这种特殊的表面波被强烈地束缚在传播表面而不会在垂直方向辐射能量。表面波可以存在于介电常数反号的两种介质的交界面处(例如研究最多的金属-介质交界面)。其根本原因,是由于金属表面的自由电子随着激励光产生集体振荡而形成的,因此Au、Ag等贵金属成为了表面等离子体波的优良载体。由于表面等离子体波的强束缚性质,通过人为设计金属表面的形貌,可以使得光能量被约束在很小的范围内(10纳米量级)传播。该特性使得基于表面等离子体的光子器件成为未来缩小光芯片体积的一个最主要的研究选择。此外,表面等离子体效应还在新型传感和探测等应用领域有极大的应用价值。

  特异介质和表面等离子体的相关研究在过去的十几年中成为了物理、材料、生物、信息、化学等多学科交叉的热门领域。在最初的研究阶段中,这两个领域被作为相对独立的研究方向各自飞速发展,随着研究的不断深入,二者渐渐互相交叉融合,两个领域的诸多新概念、新现象都具有共同的理论本质。

 

研究方向

本课题组目前主要从事特异介质和金属表面等离子体等方面的理论和应用研究。

具体包括:

  1. 人工特异介质的基本理论和实验制备研究;

  2. 基于人工特异介质的变换光学的理论和实验研究;

  3. 基于人工特异介质的超分辨成像研究;

  4. 纳米光学天线的理论和实验研究;

  5. 纳米激光器的理论和实验研究;

 

标签:#等离子体 #介质 #表面