编辑推荐：
为解决单波段完美吸收（PA）局限及紫外（UV）波段等离子体材料性能不足问题，研究人员设计 3D 超材料 SUSRRs，实现可见光至 UV 双 PA。其通过 2nd MP 与 1st SPP 耦合，Q 因子达 24 和 12，温度调谐性能 0.36 nm/K，为高灵敏度温度传感和慢光器件提供支撑。
在纳米光子学与超材料领域，实现从紫外（UV）到可见光范围的可调谐完美吸收对高性能传感器发展意义重大。长期以来，单波段完美吸收（PA）因易受环境干扰、检测灵敏度有限等问题，难以满足复杂应用需求。同时，贵金属（如银、金）在紫外波段的等离子体性能因电子等离子体集体振荡的饱和效应而受限，亟需寻找替代材料。此外，已有的超材料结构常存在电磁场局限于介质层、有效传感体积不足等问题，且器件制备后工作频率和带宽难以调节，严重制约了其实用价值。
为突破这些瓶颈，研究人员开展了基于 3D 超材料的双波段完美吸收研究，相关成果发表在《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》。该研究设计的新型 3D 超材料实现了从可见光到紫外范围的双等离子体完美吸收，且通过温度调控实现吸收峰动态调谐，为高灵敏度温度传感和慢光纳米器件等应用提供了新思路。
研究采用的主要关键技术方法包括：基于耦合模理论和阻抗匹配理论分析双完美吸收峰的形成机制；利用有限差分法对超材料结构的吸收特性进行模拟计算；通过调控密封乙醇的温度，实现对吸收峰的动态调谐；系统研究超材料几何参数对多波段完美吸收（MPA）的影响，明确结构与性能的关联规律。
结构模型与方法
研究提出的一维 U 型开口环谐振器（SUSRRs）阵列结构如图 1 所示。该结构由二氧化硅（SiO?）柱支撑在铝（Al）基底上，单个 SUSRRs 的几何参数为：周期 P=290 nm，宽度 w=70 nm，x=20 nm，y=10 nm，高度 h=140 nm，长度 l=45 nm，厚度 t=w/4，周围介质为空气。模拟中采用 Palik 报道的铝的实验相对介电常数，二氧化硅的折射率固定为 1.5，通过有限差分法求解电磁响应。
结果与讨论
在 250 nm 至 500 nm 波长范围内的模拟结果显示，该超材料在 304 nm 和 364 nm 处出现两个完美吸收峰（分别命名为 Peak I 和 Peak II），吸收率分别达 99.98% 和 99.99%，对应的反射率曲线（绿线）验证了吸收效果。Peak I 和 Peak II 的半高全宽（FWHM）分别为 13 nm 和 31 nm，品质因数（Q 因子）分别为 24 和 12。进一步分析表明，Peak I 的完美吸收效应源于二阶磁等离子体（2nd MP）与一阶表面等离激元极化激元（1st SPP）之间的等离子体耦合产生的等离子体诱导反射（PIR）。
系统研究超材料几何特性对多波段完美吸收的影响发现，结构参数的改变会显著调控吸收峰的位置和强度，为优化器件性能提供了依据。通过控制密封乙醇的温度，研究实现了对浸没在乙醇溶液中的 SUSRRs 吸收峰的动态调谐，温度调谐性能达 0.36 nm/K，这一数值在当前等离子体材料研究中处于较高水平。此外，研究还证实该结构可实现慢光效应的动态调控。
结论
研究成功构建了一种由二氧化硅柱支撑在铝层上的新型 3D 超材料 SUSRRs，实现了从紫外到可见光范围的双波段完美吸收。该双等离子体完美吸收通过等离子体诱导反射（PIR）机制实现，源于二阶磁等离子体（2nd MP）与一阶表面等离激元极化激元（1st SPP）的耦合，对应的 Q 因子分别为 24 和 12。
这项研究的重要意义在于：其一，采用铝作为等离子体材料，有效解决了贵金属在紫外波段性能受限的问题，拓展了超材料的工作波长范围；其二，设计的 3D 结构使强电磁场有效暴露在空气中，提升了实际应用中的有效作用体积；其三，通过温度调控实现吸收峰动态调谐，解决了传统器件制备后性能固定的难题，调谐性能达 0.36 nm/K，为高灵敏度温度传感奠定基础；其四，实现慢光效应的动态调控，为慢光纳米器件的开发提供了新途径。该 3D 超材料在紫外 - 可见光等离子体纳米器件中具有广泛应用潜力，有望推动温度传感、慢光技术等领域的发展。
