Ultrastrong plasmon–phonon coupling via epsilon-near-zero nanocavities
Ultrastrong plasmon–phonon coupling via epsilon-near-zero nanocavities
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通过ε-近零纳米腔实现超强等离子体-声子耦合
DOI：
10.1038/s41566-020-00731-5
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
35
通讯作者：
Oh, Sang-Hyun
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yoo, Daehan;de León-Pérez, Fernando;Pelton, Matthew;Lee, In-Ho;Mohr, Daniel A.;Raschke, Markus B.;Caldwell, Joshua D.;Martín-Moreno, Luis;Oh, Sang-Hyun
振动超强耦合，其中光-物质耦合强度与分子的振动频率相当，为探索分子之间的相互作用和零点涨落，利用空穴修改的化学反应和开发中红外光谱范围的新器件提供了新的机会。在这里，我们使用填充了模型极性介质(SiO_2)的epsilon-近零纳米腔来演示声子和带隙等离子体之间的超强耦合。我们提出了经典和量子力学模型来定量描述观察到的等离子体-声子超强耦合现象，并展示了高达50%的共振频率的模式分裂(归一化耦合强度η>；0.25)。我们的晶片规模纳米腔平台将实现广泛的振动跃迁，用于超强耦合应用。
Vibrational ultrastrong coupling, where the light–matter coupling strength is comparable to the vibrational frequency of molecules, presents new opportunities to probe the interactions between molecules and zero-point fluctuations, harness cavity-modified chemical reactions and develop novel devices in the mid-infrared spectral range. Here we use epsilon-near-zero nanocavities filled with a model polar medium (SiO2) to demonstrate ultrastrong coupling between phonons and gap plasmons. We present classical and quantum-mechanical models to quantitatively describe the observed plasmon–phonon ultrastrong coupling phenomena and demonstrate a modal splitting of up to 50% of the resonant frequency (normalized coupling strengthη> 0.25). Our wafer-scale nanocavity platform will enable a broad range of vibrational transitions to be harnessed for ultrastrong coupling applications.
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