DOI: 10.17586/1023-5086-2018-85-02-34-39

Циркулярный плазмонный дихроизм в крестовидных наноструктурах с хвостом в виде наностержня

Wang Fei, Fu Tong, Wang Yongkai, Zhang Yu, Zhang Zhongyue, Wang Li

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Fei Wang, Tong Fu, Yongkai Wang, Yu Zhang, Zhongyue Zhang, Li Wang Plasmonic circular dichroism of tailed spatial cross-shaped nanostructure (Циркулярный плазмонный дихроизм в крестовидных наноструктурах с хвостом в виде наностержня) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 2. С. 34–39. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-02-34-39

Fei Wang, Tong Fu, Yongkai Wang, Yu Zhang, Zhongyue Zhang, Li Wang Plasmonic circular dichroism of tailed spatial cross-shaped nanostructure (Циркулярный плазмонный дихроизм в крестовидных наноструктурах с хвостом в виде наностержня) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2018. V. 85. № 2. P. 34–39. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-02-34-39

Ссылка на англоязычную версию:

Fei Wang, Tong Fu, Yongkai Wang, Yu Zhang, Zhongyue Zhang, and Li Wang, "Plasmonic circular dichroism of a tailed spatial cross-shaped nanostructure," Journal of Optical Technology. 85(2), 88-92 (2018). https://doi.org/10.1364/JOT.85.000088

Аннотация:

Искусственные хиральные плазмонные наноструктуры с выраженным циркулярным дихроизмом широко применяются в биологическом мониторинге, аналитической химии и исследовании оптических свойств материалов. В настоящей работе для придания хиральных свойств металлическим крестообразным наноструктурам к последним присоединялся хвост. Вычисления методом конечных разностей показали, что диполи с верхним и нижним закреплением хвоста-наностержня соответствуют модели Борна–Куна. Эффект вращения плоскости поляризации сильно зависит от размеров и ориентации присоединенного наностержня. Результаты данной работы открывают новые пути для получения управляемого эффекта циркулярного дихроизма с возможностями дальнейшей оптимизации.

Ключевые слова:

циркулярный дихроизм, плазмон, электрический диполь, модель Борна–Куна

Благодарность:

Работа выполнена при финансовой поддержке Национального фонда естественных наук Китая (грант № 61575117), Национального фонда Китая по поддержке профессиональной инновационной подготовке студентов колледжей (грант № 201610718012), Фондов фундаментальных исследований центральных университетов министерства образования Китая (грант № GK201603015) и программы педагогического университета Шэньси по подготовке диссертаций (грант № X2014YB08).

Коды OCIS: 240.5420, 240.6680, 260.3910

Список источников:

1. Barron L.D., Long D.A. Molecular light scattering and optical activity // J. Raman Spectrosc. 1983. V. 14. № 14. P. 219–219.
2. Govorov A.O., Fan Z.Y., Pedro H., Slocik J.M., Naik R.R. Theory of circular dichroism of nanomaterials comprising chiral molecules and nanocrystals: plasmon enhancement, dipole interactions, and dielectric effects // Nano Lett. 2010. V. 10. № 4. P. 1374–1382
3. Nadia A.A., Fan Z., Tonooka T., Sharon M.K., Nikolaj G., Euan H., Alexander O.G., Malcolm K. Induced chirality through electromagnetic coupling between chiral molecular layers and plasmonic nanostructures // Nano Lett. 2012. V. 12. № 2. P. 977–983.
4. Xia Y.S., Zhou Y.L., Tang Z.Y. Chiral inorganic nanoparticles: origin, optical properties and bioapplications // Nanosale. 2011. V. 3. № 4. P. 1374–1382.
5. Zhao R., Zhang L., Zhou J., Koschny T., Soukoulis C.M. Conjugated gammadion chiral metamaterial with uniaxal optical activity and negative refractive index // Phys. Rev. B 2011. V. 83. № 3. P. 035–105.
6. Hendry E., Carpy T., Johnston J., Popland M., Mikhaylovskiy R.V., Lapthorn A.J., Kelly S.M., Barron L.D., Gadegaard N., Kadodwala M. Ultrasensitive detection and characterization of biomolecules using superchiral fields // Nature Nanotech. 2010. V. 5. № 11. P. 783–787.
7. Ernst K.H. Molecular chirality at surfaces // Phys. Status Solidi. 2012. V. 249. № 11. P. 2057–2088.
8. Robert W.J. Bioinformatics analyses of circular dichroism protein reference databases // Bioinformatics. 2005. V. 21. № 23. P. 4230–4238.
9. Kelly S.M., Jess T.J., Price N.C. How to study proteins by circular dichroism // Biochimi. Biophys. Acta – Proteins & Proteomics. 2005. V. 1751. № 2. P. 119–139.
10. Zhu Y., Xu L., Ma W., Xu Z., Kuang H., Wang L., Xu C. A one-step homogeneous plasmonic circular dichroism detection of aqueous mercury ions using nucleic acid functionalized gold nanorods // Chem. Commun. 2012. V. 48. P. 11889–11891.
11. George V.E., Ashwin K.I., Peter C.K. Planar negative refractive index media using periodically L-C loaded transmission lines // IEEE. 2002. V. 50. № 12. P. 2702–2712.
12. Ben M.M., Yulia C., Alexander B.T., Omri B.E., Fan Z.Y., Alexander O.G., Gil M. Amplification of chiroptical activity of chiral biomolecules by surface plasmons // Nano Lett. 2014. V. 13. № 3. P. 1203–1209.
13. Gansel J.K., Thiel M., Rill M.S., Decker M., Bade K., Saile V., Freymann G.V., Linden S., Wegener M. Gold helix photonic metamaterial as broadband circular polarizer // Science. 2009. V. 325. № 5947. P. 1513–1515.
14. Xiong X., Sun W.H., Bao Y.J., Peng R.W., Wang M., Sun C., Lu X., Shao J., Li Z.F., Ming N.B. Switching the electric and magnetic responses in a metamaterial [J] // Phys. Rev. B. 2009. V. 80. № 20. P. 2665–2668.
15. Tang Y., Sun L., Cohen A.E. Chiroptical hot spots in twisted nanowire plasmonic oscillators [J] // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 102. № 4. P. 043–103.
16. Kwon D.H., Werner P.L., Werner D.H. Optical planar chiral metamaterial designs for strong circular dichroism and polarization rotation // Opt. Express. 2008. V. 16. № 16. P. 11802–11807.
17. Cao T., Zhang L., Simpson R.E., Wei C.W., Cryan M.J., Cao T. Strongly tunable circular dichroism in gammadion chiral phase-change metamaterials // Opt. Express. 2008. V. 21. № 23. P. 27841–27851.
18. Nasimuddin, Qing X.M., Chen Z.N. Compact asymmetric-slit microstrip antennas for circular polarization // IEEE T. Antenn. Propag. 2011. V. 59. № 1. P. 285–288.
19. Schwanecke A.S., Krasavin A., Bagnall D.M., Potts A.Z., Zheludev A.V., Zheludev N.I. Broken time reversal of light interaction with planar chiral nanostructures // Phys. Rev. Lett. 2003. V. 91. № 24. P. 247404.
20. Lee S., Wang Z.B., Cheng F., Jiao J., Khan A., Li L. Circular dichroism in planar extrinsic chirality metamaterial at oblique incident beam // Opt. Commun. 2013. V. 309. № 7. P. 201–204.
21. Tian X.R., Fang Y.R., Zhang B.L. Multipolar fano resonances and fano-assisted optical activity in silver nanorice heterodimers // ACS Photonics. 2014. V. 1. № 11. P. 1156–1164.
22. Johnson P.B., Christy R.W. Optical constants of the noble metals // Phys. Rev. B. 1972. V. 6. № 12. P. 4370–4379.

23. Yin X., Schaferling M., Metzger B., Giessen H. Interpreting chiral nanophotonic spectra: the plasmonic Born–Kuhn model // Nano Lett. 2013. V. 13. № 12. P. 6238–6243.
24. Lu X.X., Wu J., Zhu Q.N., Zhao J.W., Wang Q.B., Zhan L., Ni W.H. Circular dichroism from single plasmonic nanostructures with extrinsic chirality // Nanoscale. 2014. V. 6. № 23. P. 14244–14253.
25. Wang Y.K., Qin Y., Zhang Z.Y. Extraordinary optical transmission property of x-shaped plasmonic nanohole arrays // Plasmonics. 2014. V. 9. P. 203–207.
26. Gansel J. K., Latzel M., Frolich A., Kaschke J., Thiel M., Wegener M. Tapered gold-helix metamaterials as improved circular polarizers 100(10) // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 100. № 10. P. 101109.
27. Martin S., Daniel D., Mario H., Harald G. Tailoring enhanced optical chirality: design principles for chiral plasmonic nanostructures // Phys. Rev. X. 2012. V. 2. № 3. P. 4186–4190.
28. Teperik T.V., De Abajo F.G., Borisov A.G., Abdelsalam M., Bartlett P.N., Sugawara Y., Baumberg J.J. Omnidirectional absorption in nanostructured metal surfaces // Nature photon. 2008. V. 2. № 5. P. 299–301.
29. Vidal X., Kim W.J., Baev A., Tokar V., Jee H., Swihart M.T., Prasad N.P. Coupled plasmons induce broadband circular dichroism in patternable films of silver nanoparticles with chiral ligands // Nanoscale. 2013. V. 5. № 21. P. 10550–10555.