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表面等离激元是表征系统表面电荷密度相对于正电背景起伏的准粒子,在金属介质微结构体系中起着至关重要的作用。材料所表现出的丰富且奇异的电磁性质,如增强透射,增强拉曼散射及负折射等都与之相关。其中增强透射效应于1998年由T.W.Ebbesen等人首次报道以来,受到了人们的极大关注,在理论和实验上都展开了深入的研究。同时,相关结构的金属介质材料也逐渐受到了越来越多的关注。本文即是在这样的背景下展开的。具体内容如下:
1.从Maxwell方程组出发,对表面等离激元的推导和若干性质做了介绍。在此基础上简要介绍了增强透射效应,及其近十年来的研究进展,并着重介绍了相关结构的金属-介质材料的研究情况。如存在表面起伏的连续金属薄膜的透射效应及三层渔网结构的磁响应特性等。
2.通过在传统的增强透射材料上加镀一层金属膜,我们得到了一种新的微结构材料。该材料表现出了特异的透射性质--透射截止效应,即在大于一特定波长的波段上基本不存在有效透射光。研究发现,该透射截止波长对应于金属-玻璃界面的一阶表面等离激元波长。结合传统的表面等离激元模型,我们对此做出了定性解释。
3.在上面的研究基础之上,我们对传统增强透射材料结构做了进一步的拓展--将小孔深刻入介质中,然后再加镀一层金属膜。由此得到的材料仍然保持有透射截止特性。数值模拟发现该材料在透射截止波长处还表现出局域磁响应的特性。这是一种新的实现磁响应的方法,我们对其来源进行了研究和讨论。结合虚拟电流的概念,我们对此做出了定性的解释。