碳纳米管表面等离激元的扫描近场光学研究

基本信息
批准号:11774224
项目类别:面上项目
资助金额:71.00
负责人:史志文
学科分类:
依托单位:上海交通大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:吕博赛,邓奥林,应哲,王乐乐
关键词:
扫描进场光学显微镜碳纳米管表面等离激元Dirac电子光子学
结项摘要

Due to the diffraction limit, the size of modern photonic devices is much larger than that of electronic devices. Surface plasmons, collective oscillations of conduction electrons, hold great promise for the nanoscale integration of photonic devices. However, nanophotonic circuits based on plasmons have been significantly hampered by the difficulty in achieving broadband plasmonic waveguides that simultaneously exhibit strong spatial confinement, a high quality factor and low dispersion. Recently, a Luttinger liquid of one-dimensional Dirac electrons in carbon nanotubes was found to support quantum plasmons that exhibit extraordinary spatial confinement and high quality factor. Such plasmons in carbon nanotubes could enable novel low-loss plasmonic circuits for the subwavelength manipulation of light. The research of carbon nanotube plasmons is just beginning, and there are many basic issues need to be solved, such as how the plasmon properties depend on the chirality of carbon nanotubes, and how the plasmons in carbon nanotubes couple with the surrounding dielectric and other polaritons. We plan to systematically investigate the properties of plasmons in carbon nanotubes, to find ways to further improve the quality of nanotube plasmons, and to fabricate prototype nanoscale plasmonic devices.

受光学衍射极限的制约,现代光子器件的尺寸远大于电子器件。表面等离激元能够将光局限在纳米尺度空间中,是未来实现集成小型化光子器件的有效途径之一。该领域一个最具挑战性的课题是如何获得空间限域效应强同时损耗低的表面等离激元系统。最近,申请人在国际上首次实现碳纳米管表面等离激元的实验观测,发现碳管表面等离激元的波长仅为激发光波长的百分之一,质量因子较高并且无色散,是制备纳米光子器件的理想材料。为了真正将碳管表面等离激元应用于未来小型化光子芯片,需要全面掌握其基本性质及演化传播规律。针对碳管表面等离激元的研究才刚刚开始,碳纳米管表面等离激元的诸多性质,包括不同手性碳管表面等离激元的区别、碳管表面等离激元与外部环境的耦合等都还不清楚。本项目拟对碳纳米管表面等离激元开展系统深入地研究,探索获得具有更短波长、更小损耗、更高质量因子的碳管表面等离激元的新途径,并尝试制备基于碳管表面等离激元的原型光子器件。

项目摘要

表面等离激元能够将光局限在纳米尺度空间中,是未来实现集成小型化光子器件的有效途径之一。该领域一个最具挑战性的课题是如何获得空间限域效应强同时损耗低的表面等离激元系统。近期研究表明碳管表面等离激元的波长仅为激发光波长的百分之一,质量因子较高并且无色散,是制备纳米光子器件的理想材料。运用扫描近场光学显微技术,项目成员在项目执行期间对碳纳米管表面等离激元开展了系统深入的研究,为未来小型化纳米光子器件的制备奠定了实验基础。.在该项目的支持下,项目成员发表了17篇科研论文,申请了2项中国发明专利。此外,项目负责人史志文在项目执行期间入选上海市千人计划及上海市曙光学者计划。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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