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Giant mid-IR resonant coupling to molecular vibrations in sub-nm gaps of plasmonic multilayer metafilms

Light(Science & Applications) 2022年第10期11卷 2476-2484页

作者： Rakesh Arul David-Benjamin Grys Rohit Chikkaraddy Niclas S.Mueller Angelos Xomalis Ermanno Miele tijmen geuser Jeremy J.Baumberg NanoPhotonics Centre Cavendish LaboratoryDepartment of PhysicsJJ Thompson AvenueUniversity of CambridgeCambridge CB30HEUnited Kingdom The Faraday Institution Quad OneHarwell Science and Innovation CampusDidcotUnited Kingdom

Nanomaterials capable of confining light are desirable for enhancing spectroscopies such as Raman scattering,infrared absorption,and nonlinear optical *** superlattices have shown the ability to host collective resonances in the mid-infrared,but require stringent fabrication processes to create well-ordered ***,we demonstrate how short-range-ordered Au nanoparticle multilayers on a mirror,self-assembled by a sub-nm molecular spacer,support collective plasmon-polariton resonances in the visible and infrared,continuously tunable beyond 11 pm by simply varying the nanoparticle size and number of *** resulting molecule-plasmon system approaches vibrational strong coupling,and displays giant Fano dip strengths,SEIRA enhancement factors~106,light-matter coupling strengths g~100 cm-1,Purcell factors~106,and mode volume compression factors~*** collectiive plasmon-polariton mode is highly robust to nanoparticle vacancy disorder and is sustained by the consistent gap size defined by the molecular *** disorder efficiently couples light into the gaps between the multilayers and mirror,enabling Raman and infrared sensing of sub-picolitre sample volumes.

关键词： coupling collective mirror

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