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plasmon hybridization engineering in self-organized anisotropic metasurfaces

Nano Research 2018年第7期11卷 3943-3956页

作者： Maria C. Giordano Stefano Longhi Matteo Barelli Andrea Mazzanti Francesco Buatier de Mongeot Giuseppe Della Valle Dipartimento di Fisica Universita di Genova Via Dodecaneso 33 Genova I-16146 Italy Dipartimento di Fisica and IFN-CNR Politecnico di Milano Piazza L. da Vinci 32 Milano 1-20133 Italy

The engineering of self-organized plasmonic metasurfaces is demonstrated using a maskless technique with defocused ion-beam sputtering and kinetically controlled deposition. The proposed reliable, cost-effective, and controllable approach enables large-area （order of square centimeter） sub-wavelength periodic patterning with close-packed gold nanostrips. A multi-level variant of the method leads to high-resolution manufacturing of vertically stacked nanostrip dimer arrays, without resorting to lithographic approaches. The design of these self-organized metasurfaces is optimized by employing plasmon hybridization methods. In particular, preliminary results on the so-called gap-plasmon configuration of the nanostrip dimers, implementing magnetic dipole resonance in the near-infrared range, are reported. This resonance offers a superior sensitivity and field enhancement, compared with the more conventional electric dipole resonance. The translational invariance of the nanostrip configuration leads to a high filling factor of the hot spots. These advanced features make the large-area metasurface based on gap-plasmon nanostrip dimers very attractive for surface-enhanced linear and nonlinear spectroscopy （e.g., surface-enhanced Raman scattering） and plasmon-enhanced photon harvesting in solar and photovoltaic cells.

关键词： metasurfaces self-organization gold nanostructures plasmon hybridization gap plasmon resonances

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