克服金屬納米結構的能量損耗

香港城市大學（城大）最近就能量損耗研究上取得了突破，研究人員發現了一種方法能顯著減少微型金屬納米結構（metal nanostructure）中的能量損耗。這一突破是通過改變這些結構的形狀實現的，本質上解鎖了金屬奈米結構的全部潛力，為開發更強大及更高效的納米級光學器件鋪平了道路。

該研究團隊由城大電機工程學系講座教授蔡定平教授和澳洲國立大學的Yuri Kivshar教授共同領導。Yuri Kivshar教授於2023年擔任城大香港高等研究院的訪問研究員。

城大電機工程學系的梁堯博士說：「這項突破解決了長期以來的能量損耗問題，使高性能奈米級光學器件成為可能」。梁博士是這次研究的論文第一作者，相關研究成果的題為 “From Local to Nonlocal High-$Q$ Plasmonic Metasurfaces” 已發表在科學期刊《Physical Review Letters》上。

一項新的普遍規律——平方根反比定律被發現，它表明如何調整等離子體奈米結構的尺寸可以顯著減少能量損耗。這一發現彌合了局域表面等離子體共振 （LSPR）和表面等離子體激元 （SPP）之間的差距，導致金屬陣列中共振品質因數提高兩個數量級。這一突破為奈米級更強的光物質相互作用開闢了令人興奮的可能性。

將兩個看似無關的領域——高損耗 LSPR 和低損耗 SPP 連接起來是一個艱鉅的挑戰，需要創新的思維和突破傳統的方法。

這一突破性的發現有可能徹底改變傳感、成像和太陽能等各個領域。通過利用這種新技術，研究員有望開發出更強大、更具創新性的光學器件，迎來技術躍進的新時代。

如有查詢，歡迎聯絡城大電機工程學系的梁堯博士（電郵：yaoliang@cityu.edu.hk）。