近期，中國科學院合肥物質科學研究員固體物理研究所研究員王振洋團隊在表面等離激元多極子耦合系統研究中取得進展，揭示了二極子-多極子耦合系統的遠/近場和角輻射分布規律。
貴金屬等離激元納米顆粒的耦合模式具有高自由度、可調控的特點。兩個等離激元納米顆粒近場耦合會形成二聚體，導致等離激元的雜化，出現不同鍵合模式，例如偶極子-偶極子 (D-D) 的等離基元雜化會導致其分裂為能量較低的輻射型“明”成鍵合模式和能量較高的非輻射型“暗”反鍵合模式。與輻射型的成鍵組合不同，反鍵模式的等離激元耦合產生的瞬時偶極矩難以被探測。依據特有的非輻射性質，等離基元的暗模式被廣泛用于電磁能量存儲或低損耗等領域。此外，等離激元耦合納米顆粒的“暗”模式在Fano共振（法諾共振）或 EIT（電磁感應透明度）中也發揮著作用。
利用光譜分析儀器、近場掃描顯微鏡（NSOM）和電子能量損耗光譜（EELS）可探測到等離激元雜化的“明”與“暗”模式的近/遠場分布變化。研究表明，二聚體和三聚體的反鍵組合“暗”模式與相同長度的多極子的高能級共振子的遠場光譜及近場極化率、電場分布相似。
該研究通過有限元仿真計算了二極子-多極子（D-M）的等離激元耦合，發現（D-M）的等離激元耦合也會導致紅移成鍵合和藍移反鍵合模式，與之前觀察到的偶極-偶極耦合系統類似。這些反鍵合模式除了顯示出幾乎相同的遠場等離基元共振峰和近場電場分布，還具有類似或強度更高的角輻射分布。此外，該研究還計算了不同間隙距離對等離激元耦合強度的影響。
相關成果發表在Journal of Physical Chemistry C 上，研究得到國家自然科學基金項目、教育部重點實驗室基金的資助。
二聚體的等離激元反鍵組合“暗”模式與相同長度的多極子的高能級共振子
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