【資訊】非線(xiàn)性光學(xué)-超材料 | Nature Photonics

2024-12-13 15:17:00

　　天然存在的晶體中，原子和分子結(jié)構(gòu)反轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性破缺決定了晶體的物理性質(zhì)，包括非線(xiàn)性光學(xué)nonlinear optical (NLO) 效應(yīng)、壓電性或鐵電性以及非互易電荷傳輸行為。對(duì)于納米尺度構(gòu)建單元(即超原子)組成的超材料metamaterials，晶面planar表面上的空間反轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性破缺，會(huì)產(chǎn)生自旋控制的光子學(xué)，以及非線(xiàn)性光學(xué)超表面。

　　在合成方面，可以合成低對(duì)稱(chēng)性的3D超晶體metacrystals，但是到目前為止，還沒(méi)有確定非線(xiàn)性光學(xué)NLO行為(例如，諧波產(chǎn)生)。

　　近日，美國(guó) 西北大學(xué)(Northwestern University)Ye Zhang，Koray Aydin & Chad A. Mirkin等，在Nature Photonics上發(fā)文，報(bào)道了利用DNA介導(dǎo)的八面體等離激元金納米晶體組裝，設(shè)計(jì)和合成了非中心對(duì)稱(chēng)和中心對(duì)稱(chēng)的膠體晶體。

　　雖然中心對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)沒(méi)有表現(xiàn)出顯著的二次諧波產(chǎn)生，但非中心對(duì)稱(chēng)晶體，卻表現(xiàn)出了顯著的二次諧波產(chǎn)生——這是等離子體熱點(diǎn)中局部電場(chǎng)不對(duì)稱(chēng)分布的結(jié)果。

　　這種非中心對(duì)稱(chēng)非線(xiàn)性光學(xué)NLO超晶體，代表了自下而上方法開(kāi)發(fā)的3D非線(xiàn)性光學(xué)NLO超材料，表現(xiàn)出了10E-9的最大二次諧波產(chǎn)生轉(zhuǎn)換效率，超過(guò)了在大多數(shù)等離子體激元2D超表面中觀察到的效率。最后，粒子構(gòu)建單元上的DNA加載密度，可用于在中心對(duì)稱(chēng)和非中心對(duì)稱(chēng)相之間轉(zhuǎn)換。

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