近日，納米標(biāo)準(zhǔn)與檢測重點實驗室近場光學(xué)朱星課題組與美國Rice大學(xué)合作，首次在對稱破缺的銀納米圓盤結(jié)構(gòu)中觀測到可見光波段的法諾共振現(xiàn)象，并以理論分析證實了這種表面等離激元的共振模式。2011年9月14日，這項題為Removing a Wedge from a Metallic Nanodisk Reveals a Fano Resonance的研究成果以快報(Letter)形式在線發(fā)表在《納米快報》上 [Z.Y. Fang, N. Halas, P. Nordlander, Xing ZHU等, Nano Letters, 2011, DOI:10.1021/nl202804y, http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl202804y]。審稿人認(rèn)為這是在一種簡單而巧妙的銀納米結(jié)構(gòu)中觀測到法諾共振(Fano resonance)，并且得到理論驗證，是一項非常出色的研究結(jié)果。

    表面等離激元共振（SPP）現(xiàn)象是指在金屬與介電材料界面產(chǎn)生的電子集體共振現(xiàn)象。近年來有關(guān)SPP在納米光學(xué)中應(yīng)用，如納米波導(dǎo)、聚焦、粒子捕獲等成為研究熱點。研究人員雖然已經(jīng)在納米結(jié)構(gòu)中觀察到法諾共振現(xiàn)象，但是這些SPP結(jié)構(gòu)都過于復(fù)雜，制備難度大。朱星課題組設(shè)計了一種平面納米結(jié)構(gòu)，在單一的金屬納米薄盤中以“切蛋糕”的方式演示了法諾共振現(xiàn)象的存在。他們使用電子束光刻(EBL)方法，成功地在直徑為160納米、厚度為30納米的銀納米盤上，切出30?～120?不等的切角，并且精密測量到消光光譜中波長為450納米的法諾共振峰。在這種結(jié)構(gòu)中，法諾共振峰來自于納米盤本身的SPP和切角邊緣的四級共振之間耦合雜化現(xiàn)象。運用半經(jīng)典的解析方法，他們的模擬計算結(jié)果證實了由于表面等離激元的偶極模式與四極模式的耦合雜化，產(chǎn)生相應(yīng)的法諾共振峰及不對稱的峰形。

     金屬納米結(jié)構(gòu)中的法諾共振在光傳感器、光開關(guān)、表面等離激元激射的方面具有重要的應(yīng)用前景。在大多數(shù)情況下，具備法諾共振的表面等離激元納米結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，并且需要多重加工步驟。而此項研究成果顯示了在簡單納米結(jié)構(gòu)中也可以觀測到法諾共振現(xiàn)象，因此為法諾共振的實際應(yīng)用提供了一種全新思路。

    朱星課題組近年來從事近場光學(xué)技術(shù)對表面等離激元的表征系列工作。這項工作是方哲宇博士等在朱星教授的指導(dǎo)下，于2011年在《納米快報》上發(fā)表的第三篇論文；前兩篇有關(guān)對稱破缺的納米圍欄中SPP聚焦、銀納米線與納米天線的SPP耦合的論文分別發(fā)表在Nano Letters 11, 893 (2011)-Plasmonic Focusing in Symmetry Broken Nanocorrals ,和Nano Letters 11, 1676 (2011)- Plasmonic Coupling of Bow Tie Antennas with Ag Nanowire上。

   這項研究工作是由北京大學(xué)、國家納米科學(xué)中心和美國Rice大學(xué)共同完成，得到了國家重大科學(xué)研究計劃、國家自然科學(xué)基金委員會、北京大學(xué)人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點實驗室的資助。

    法諾共振: 在某個物理系統(tǒng)中，當(dāng)一個分立態(tài)能級與連續(xù)態(tài)能帶相重疊時, 會出現(xiàn)量子干涉, 在確定的光學(xué)頻率出現(xiàn)零吸收現(xiàn)象,使光譜呈非對稱線型，這一效應(yīng)稱為法諾共振（U. Fano, Phys. Rev. , 1961, 124: 1866）。