通过金纳米立方体和纳米三角形的角刻蚀来实现强等离子体-激子耦合调节

《Advanced Optical Materials》：Strong Plasmon–Exciton Coupling Tuned by Corner Etching of Gold Nanocubes and Nanotriangles

　　

摘要

当量子发射体与等离子体腔的受限场相干相互作用时，会产生强烈的等离子体-激子耦合，形成混合极化子态。在本研究中，我们通过将金纳米立方体（AuNCs）和金纳米三角形（AuNTs）与花青素染料J-聚集体结合，探讨了纳米粒子的曲率如何影响这种强耦合。通过对胱氨酸进行可控蚀刻，可以系统地改变纳米粒子的曲率，从而直接评估形态依赖的耦合特性。光谱分析结果显示，AuNCs的真空拉比分裂值为115 meV，AuNTs为189 meV。随着粒子角部的变圆，AuNCs的耦合强度减弱，而AuNTs的耦合强度保持不变，这反映了它们不同的等离子体电场分布。比较耦合强度与阻尼率发现，由于较大的等离子体阻尼，AuNCs处于中等耦合区域，而AuNTs在所有曲率下都能实现强耦合。通过对模式体积、品质因数和优值（FOM）的评估，进一步证实了AuNTs作为等离子体腔体的优越性。尽管这两种几何结构的FOM对局部曲率相对不敏感，但AuNTs的FOM几乎是AuNCs的两倍。这些结果表明，决定等离子体-激子强耦合效率的是整个粒子形状，而非角部的锐利程度。本研究通过确定关键的结构和光学参数，推动了用于增强光与物质相互作用的新等离子体腔体设计。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据获取声明

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