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具有等离子体纳米结构的颜色：全光谱综述

DOI：10.1063/1.5110051 期刊：Applied Physics Reviews 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 自古以来，等离子体结构色就启迪着人类智慧；玻璃工匠通过向玻璃中掺杂金属纳米颗粒实现绚丽色彩，由此打造出罗马莱克格斯杯和彩色玻璃等精美器物。这些迷人的滤色效应源于金属纳米颗粒中光与自由电子的共振耦合，即表面等离子体现象。随着纳米制造技术的持续进步，如今可精准设计纳米颗粒与结构的尺寸以形成"光学纳米天线"，从而实现对光学响应前所未有的精确调控。近年来，等离子体结构色领域取得迅猛发展。本综述系统梳理了各类等离子体滤色技术最新进展，并重点阐述其在多元应用场景中的实践价值。我们深入探讨了实现等离子体滤色效应的多种表面等离子体共振模式：首先回顾基于恒定光学纳米天线与环境条件的静态等离子体色彩发展历程，继而解析支持动态调色、消色与复色的新兴技术路径。这类动态滤色器不仅能主动改变滤色效果，其承载的颜色信息状态也远超静态系统，因而为高密度数据存储、信息加密及等离子体信息处理开辟了新途径。最后，我们展望了这一前沿研究领域面临的挑战与发展前景。
作者： Maowen Song，Di Wang，Samuel Peana，Sajid Choudhury，Piotr Nyga，Zhaxylyk A. Kudyshev，Honglin Yu，Alexandra Boltasseva，Vladimir M. Shalaev，Alexander V. Kildishev
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研究概述 实验方案

研究目的

提供各类等离激元色彩过滤方法的最新概述，并强调其在高密度数据存储、信息加密及等离激元信息处理等广泛应用领域中的用途。

研究成果

该综述指出，金属纳米结构在创造多彩等离子体元件方面展现出巨大潜力，具有亚衍射空间分辨率、无毒材料成分、超紧凑结构以及长期耐用性等优势。同时强调等离子体结构着色领域发展迅猛，动态可调谐等离子体颜色在可切换显示器、光学密码学、伪装、化学与生物传感器以及高密度数据存储系统中的潜在应用价值。

研究不足

实验的技术和应用限制以及潜在的优化领域包括金属中的固有光学损耗和等离子体结构的辐射损耗，这些损耗不可避免地会加宽共振线宽，从而降低效率并减少色彩饱和度。

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