サブnmギャップを有するプラズモニックメタ表面の非線形光学応答解析: ジェリウム模型を適用した時間依存密度汎関数理論による検討

摘要

平面上に金属ナノ粒子を周期配列したプラズモニックメタ表面は，構成粒子のプラズモン共鳴に基づく特異かつ幅広い自由度の光物性を発現する．一般にメタ表面では金属ナノ粒子間の周期長を入射光のサブ波長程度に選ぶことが多いが，近年，周期長が極端に短く，粒子間にサブnm のギャップを持つメタ表面が実験で作成され注目を集めている．文献では，ギャップ0.45nmのメタ表面が作成され，ギャップ間での強いプラズモン共鳴に起因する高い実効屈折率の発現が確認された．一方著者らは，ジェリウム模型を適用した時間依存密度汎関数理論(TDDFT)を用い，ギャップ 0.45nm 未満の領域における実効屈折率の変動を調べた ．その結果，ギャップ0.2nm以下では電子輸送が生じてプラズモン共鳴が弱まり，実効屈折率が低下することを明らかにした．