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                我国高质量因子的3D环磁共振超资料研究获进展

                2020-06-29 17:45:54   阅读次数:46

                环磁极矩(toroidal moment)是一种由圆环体上沿经线活动的电流或者首尾相接的磁偶极矩发作的电磁激励,因为强度较弱,它往往被电极矩和磁极矩所掩盖,难以被直接观测。直到2010年,人们才使用超资料结构在微波波段完成了动态环磁极矩主导的电磁响应。动态环磁极矩具有非凡的电磁能量局域才能与辐射抑制才能,因此高质量因子的环磁极矩在等离激元激光、传感、旋光、负折射率等领域具有重要应用价值。但是在高频波段,因为遭到资料结构与空间调制才能的约束,完成具有实用价值的环磁极矩共振超资料还面临诸多困难。 

                  近年来,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)微加工实验室一向致力于3D微纳结构的加工办法和器材应用研究。他们发明了一种根据聚集离子束的应变诱导3D微纳米结构加工新办法,能够将一维和二维资料进行不同程度的多次有序︼折叠,完成纳米结构单元在空间、尺寸、周期与几何描摹可调制的大面积可控加工。 
                 
                  最近,该实验室博士刘哲以及研究员李豪杰和顾长志等人将这种折叠式3D结构的资料从金属纳米线和纳米薄膜扩展到金属/介质复合结构,以透明SiNx薄膜为骨架,使用聚集离子束应变诱导折叠加工工艺,将微米尺寸的金属开口谐振环结构在3D空间以不〓同的开口方向和空间位置进行组合,取得具有高构型自由度的3D光学超资料〓。在垂直方向入射光的激发下,金属谐振环发作LC共振,不同开口方向谐振环的共振形式发作耦合,导致磁偶

                      极矩沿环形首尾相接,构成环磁偶极共振。该环磁共振坐落中红外波段,且质量因子高达20.78,是在光频波段已有报道的最高值。
                 
                      通过分析磁偶极矩的辐射能量谱,他们观察到在共振频率处TZ取得最大值,证明了环磁偶极共振的存在。为了使环磁偶极辐射的强度高于电偶极和磁偶极,他们使用斜入射的TM波进行激发,发现随着入射视点的增加,TZ辐射分量逐渐增强,并且在75°入射角时其辐射强度超过电偶极和☉磁偶极,同时仍坚持较高的质量因子。这一成果证明了使用折叠式3D结构完成高质量因子环磁偶极共振的可能性,显示出在高性能传感和等离激元激光等领∩域的广泛应用远景。

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