RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2018

 / 

Ноябрь

←  →

Обзоры актуальных проблем


Гибридная нанофотоника

 а,  а, б,  а,  в
а Национальный исследовательский университет ИТМО, Кронверкский просп. 49, лит. А, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация
б University of Texas in Austin, University Station 1, Austin, TX, 78712, USA
в Nonlinear Physics Centre, Research School of Physical Sciences and Engineering, Australian National University, Mlls Road, Bldng 59, Canberra, 0200, Australia

Успехи в области плазмоники, т.е. нанофотоники, основанной на оптических свойствах металлических наноструктур, проложили путь к разработке сверхчувствительных датчиков, биологических сенсоров и других устройств, принцип работы которых основан на локализации электромагнитного поля на нанометровых масштабах. Однако высокие тепловые потери металлических наноструктур ограничивают их использование во многих современных областях, включая метаповерхности, метаматериалы и нановолноводы, что потребовало разработки новых устройств, сочетающих металлические наноструктуры с диэлектрическими наночастицами с высоким показателем преломления. Такие металлодиэлектрические (гибридные) наноструктуры продемонстрировали много интересных с точки зрения практического применения свойств, включая низкие тепловые потери, оптический магнитный резонансный отклик, сильные нелинейно-оптические свойства, что сделало разработки в данной области авангардом современной науки о свете. Обзор посвящён современному состоянию теоретических и экспериментальных исследований гибридных металлодиэлектрических наноантенн и наноструктур на их основе, обладающих способностью избирательно рассеивать световые волны, усиливать и передавать в заданном направлении оптические сигналы, управлять распространением таких сигналов и генерировать оптические гармоники.

Текст pdf (2,3 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2017.12.038275
Ключевые слова: нанофотоника, плазмоника, высокоиндексные диэлектрические наночастицы, оптический магнитный отклик, гибридные наноструктуры, наноантенны
PACS: 42.25.−p, 42.79.−e, 78.67.−n (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2017.12.038275
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2018/11/a/
000457154900001
2-s2.0-85062295983
2018PhyU...61.1035L
Цитата: Лепешов С И, Краснок А Е, Белов П А, Мирошниченко А Е "Гибридная нанофотоника" УФН 188 1137–1154 (2018)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 17 июля 2017, доработана: 14 декабря 2017, 26 декабря 2017

English citation: Lepeshov S I, Krasnok A E, Belov P A, Miroshnichenko A E “Hybrid nanophotonics” Phys. Usp. 61 1035–1050 (2018); DOI: 10.3367/UFNe.2017.12.038275

Список литературы (229) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (54) Похожие статьи (20)

  1. Краснок А Е и др УФН 183 561 (2013); Krasnok A E et al Phys. Usp. 56 539 (2013)
  2. Alù A, Engheta N Phys. Rev. Lett. 104 213902 (2010)
  3. Monticone F, Alù A Chinese Phys. B 23 47809 (2014)
  4. Chen P-Y et al Nanophotonics 1 221 (2012)
  5. Alù A, Engheta N Phys. Rev. Lett. 101 43901 (2008)
  6. Savelev R S et al Phys. Rev. B 95 235409 (2017)
  7. Krasnok A E et al Appl. Phys. Lett. 104 133502 (2014)
  8. Makarov S et al Nano Lett. 15 6187 (2015)
  9. Климов В В, Истомин Я Н, Косевич Ю А УФН 178 875 (2008); Klimov V V, Istomin Ya N, Kosevich Yu A Phys. Usp. 51 839 (2008)
  10. Klimov V Nanoplasmonics (Singapore: Pan Stanford Publ., 2014)
  11. Klimov V V, Guzatov D V Appl. Phys. A 89 305 (2007)
  12. Shalin A S, Sukhov S V, Krasnok A E, Nikitov S A Photon. Nanostruct. Fundam. Appl. 12 2 (2014)
  13. Ferry V E, Munday J N, Atwater H A Adv. Mater. 22 4794 (2010)
  14. Robak E, Grześkiewicz B, Kotkowiak M A Opt. Mater. 37 104 (2014)
  15. Simovski C et al Opt. Express 214 A714 (2013)
  16. Миличко В А и др УФН 186 801 (2016); Milichko V A et al Phys. Usp. 59 727 (2016)
  17. Omelyanovich M, Ra'di Y, Simovski C J. Opt. 17 125901 (2015)
  18. Alù A, Engheta N Nature Photon. 2 307 (2008)
  19. Engheta N Science 317 1698 (2007)
  20. Guo R et al Nano Lett. 15 3324 (2015)
  21. Kim K et al Small 8 892 (2012)
  22. Wertz E et al Nano Lett. 15 2662 (2015)
  23. Acuna G P et al Science 338 506 (2012)
  24. Garcia-Parajo M F Nature Photon. 2 201 (2008)
  25. Stranahan S M, Willets K A Nano Lett. 10 3777 (2010)
  26. West J L, Halas N J Annu. Rev. Biomed. Eng. 5 285 (2003)
  27. Tam F et al Nano Lett. 7 496 (2007)
  28. Hirsch L R et al Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100 13549 (2003)
  29. Loo C et al Nano Lett. 5 709 (2005)
  30. O'Neal D P et al Cancer Lett. 209 171 (2004)
  31. Curto A G et al Science 329 930 (2010)
  32. Esteban R, Teperik T V, Greffet J J Phys. Rev. Lett. 104 026802 (2010)
  33. Busson M P et al Nature Commun. 3 962 (2012)
  34. Schietinger S et al Nano Lett. 9 1694 (2009)
  35. Lee K et al 2011 Conf. on Lasers and Electro-Optics Europe and 12th European Quantum Electronics Conf., CLEO EUROPE/EQEC, 22 - 26 May 2011
  36. Totero Gongora J S et al Nature Commun. 8 15535 (2017)
  37. Sarychev A K, Tartakovsky G Phys. Rev. B 75 085436 (2007)
  38. Zhang C et al Nano Lett. 15 1382 (2015)
  39. Suh J Y et al Nano Lett. 12 5769 (2012)
  40. Noginov M A et al Nature 460 1110 (2009)
  41. Lepeshov S et al Laser Photon. Rev. 11 1600199 (2017)
  42. Chettiar U K, Engheta N Phys. Rev. B 86 075405 (2012)
  43. Liu Z et al Metamaterials 2 45 (2008)
  44. Hatab N A et al Nano Lett. 10 4952 (2010)
  45. Nien L-W et al J. Phys. Chem. C 117 25004 (2013)
  46. Akselrod G M et al Nature Photon. 8 835 (2014)
  47. Cang H et al Nano Lett. 13 5949 (2013)
  48. Krasnok A E et al Sci. Rep. 5 12956 (2015)
  49. Slobozhanyuk A P et al Appl. Phys. Lett. 104 161105 (2014)
  50. Gu Q et al Opt. Express 21 15603 (2013)
  51. Eggleston M S et al Proc. Natl. Acad. Sci. USA 112 1704 (2015)
  52. Zambrana-Puyalto X, Bonod N Phys. Rev. B 91 195422 (2015)
  53. Baranov D G et al Laser Photon. Rev. 11 1600268 (2017)
  54. Krasnok A E, Simovski C R, Belov P A, Kivshar Yu S Nanoscale 6 7354 (2014)
  55. Краснок А Е, Мирошниченко А Е, Белов П А, Кившарь Ю С Письма в ЖЭТФ 94 635 (2011); Krasnok A E, Miroshnichenko A E, Belov P A, Kivshar Yu S JETP Lett. 94 593 (2011)
  56. Giannini V et al Chem. Rev. 111 3888 (2011)
  57. Boltasseva A, Atwater H A Science 331 290 (2011)
  58. Boriskina S V et al Adv. Opt. Photon. 9 775 (2017)
  59. Baffou G, Quidant R Laser Photon. Rev. 7 171 (2013)
  60. Krasnok A E, Miroshnichenko A E, Belov P A, Kivshar Yu S Opt. Express 20 20599 (2012)
  61. Krasnok A et al Adv. Opt. Mater. 6 1701094 (2018)
  62. Baranov D G et al Optica 4 814 (2017)
  63. Mie G Ann. Physik 330 377 (1908)
  64. Zywietz U et al Nature Commun. 5 3402 (2014)
  65. Evlyukhin A B et al Nano Lett. 12 3749 (2012)
  66. Gómez-Medina R J. Nanophoton. 5 53512 (2011)
  67. Liu W, Miroshnichenko A E, Kivshar Y S Chin. Phys. B 23 047806 (2014)
  68. Hopkins B et al ACS Photon. 2 724 (2015)
  69. Minovich A E et al Laser Photon. Rev. 9 195 (2015)
  70. Baranov D G et al ACS Photon. 3 1546 (2016)
  71. Proust J et al Adv. Opt. Mater. 3 1280 (2015)
  72. Wang Z Y et al Sci. Rep. 5 7810 (2015)
  73. Proust J et al ACS Nano 10 7761 (2016)
  74. Zhu L, Dong L J. Opt. 16 125105 (2014)
  75. Lewi T et al Nano Lett. 17 3940 (2017)
  76. Ma C et al J. Mater. Chem. C 5 4810 (2017)
  77. Kim S J et al Nano Lett. 14 1446 (2014)
  78. Shi L et al ACS Photon. 1 408 (2014)
  79. Savelev R S, Yulin A V, Krasnok A E, Kivshar Yu S ACS Photon. 3 1869 (2016)
  80. Kuznetsov A I et al Sci. Rep. 2 492 (2012)
  81. Luk'yanchuk B et al Nature Mater. 9 707 (2010)
  82. Bohren C F, Huffman D R Absorption and Scattering of Light by Small Particles (Eds C F Bohren, D R Huffman) (Weinheim: Wiley-VCH, 1998) p. 544
  83. Johnson P B, Christy R W Phys. Rev. B 6 4370 (1972)
  84. Vuye G et al Thin Solid Films 233 166 (1993)
  85. Kaelberer T et al Science 330 1510 (2010)
  86. Bruning J H, Lo Y IEEE Trans. Antennas Propag. 19 378 (1971)
  87. Lepeshov S et al ACS Photon. 4 536 (2017)
  88. Grahn P, Shevchenko A, Kaivola M New J. Phys. 14 93033 (2012)
  89. Rusak E et al Appl. Phys. Lett. 105 221109 (2014)
  90. Liu W, Miroshnichenko A E, Neshev D N, Kivshar Yu S ACS Nano 6 5489 (2012)
  91. Boriskina S V, Reinhard B M Proc. Natl. Acad. Sci. USA 108 3147 (2011)
  92. Santiago-Cordoba M A et al Appl. Phys. Lett. 99 073701 (2011)
  93. Santiago-Cordoba M A et al J. Biophotonics 5 629 (2012)
  94. Wang Q et al Opt. Express 21 11037 (2013)
  95. Keil R et al Sci. Rep. 1 94 (2011)
  96. Hu Q et al Sci. Rep. 3 3095 (2013)
  97. Devilez A, Stout B, Bonod N ACS Nano 4 3390 (2010)
  98. Ono A, Kato J, Kawata S Phys. Rev. Lett. 95 267407 (2005)
  99. Kawata S, Ono A, Verma P Nature Photon. 2 438 (2008)
  100. Fu Y H et al Nature Commun. 4 1527 (2013)
  101. Yan J H et al J. Appl. Phys. 116 154307 (2014)
  102. Novotny L, van Hulst N Nature Photon. 5 83 (2011)
  103. Krasnok A et al Phys. Rev. Appl. 9 014015 (2018)
  104. Atwater H A, Polman A Nature Mater. 9 865 (2010)
  105. Kosako T, Kadoya Y, Hofmann H F Nature Photon. 4 312 (2010)
  106. Pakizeh T, Käll M Nano Lett. 9 2343 (2009)
  107. Li Z et al Nano Lett. 9 4383 (2009)
  108. Aouani H et al Nano Lett. 11 637 (2011)
  109. Liu W et al Opt. Lett. 38 2621 (2013)
  110. Wang H et al ACS Nano 9 436 (2015)
  111. Sun S et al J. Phys. Chem. C 121 12871 (2017)
  112. Boardman A D, Zayats A V Handbook Surf. Sci. 4 329 (2014)
  113. Schuller J A et al Nature Mater. 9 368 (2010)
  114. Yang Y et al Nano Lett. 17 3238 (2017)
  115. Muskens O L et al Nano Lett. 7 2871 (2007)
  116. Chen X-W, Agio M, Sandoghdar V Phys. Rev. Lett. 108 233001 (2012)
  117. Doeleman H M, Verhagen E, Koenderink A F ACS Photon. 3 1943 (2016)
  118. Ci X et al Opt. Express 22 23749 (2014)
  119. Hong Y et al Adv. Mater. 25 115 (2013)
  120. Ahn W et al ACS Nano 7 4470 (2013)
  121. Boriskina S V, Reinhard B M Opt. Express 19 22305 (2011)
  122. Vahala K J EQEC'05. European Quantum Electron. Conf. (2005) p. 352
  123. Robinson J T et al Phys. Rev. Lett. 95 143901 (2005)
  124. Vollmer F, Yang L Nanophotonics 1 267 (2012)
  125. Akselrod G M et al ACS Photon. 3 1741 (2016)
  126. Krasnok A E et al Laser Photon. Rev. 9 385 (2015)
  127. Busson M P, Bidault S Nano Lett. 14 284 (2014)
  128. Carminati R et al Opt. Commun. 261 368 (2006)
  129. Климов В В, Дюклуа М, Летохов В С Квантовая электроника 31 569 (2001); Klimov V V, Ducloy M, Letokhov V S Quantum Electron. 31 569 (2001)
  130. Klimov V V Opt. Commun. 211 183 (2002)
  131. Klimov V V, Ducloy M Phys. Rev. A 62 43818 (2000)
  132. Klimov V V, Guzatov D V Phys. Rev. B 75 24303 (2007)
  133. Guzatov D V, Klimov V V Chem. Phys. Lett. 412 341 (2005)
  134. Noda S, Fujita M, Asano T Nature Photon. 1 449 (2007)
  135. Hu S, Weiss S M ACS Photon. 3 1647 (2016)
  136. Kristensen P T, Hughes S ACS Photon. 1 2 (2014)
  137. Pyatkov F et al Nature Photon. 10 420 (2016)
  138. Wu S et al Nature 520 69 (2015)
  139. Ellis B et al Nature Photon. 5 297 (2011)
  140. Yao P, Manga Rao V S C, Hughes S Laser Photon. Rev. 4 499 (2010)
  141. Tanaka K et al Phys. Rev. Lett. 105 227403 (2010)
  142. Ginzburg P Rev. Phys. 1 120 (2016)
  143. Li T, KhurgJ B Optica 3 1388 (2016)
  144. Poddubny A N et al Phys. Rev. B 86 035148 (2012)
  145. Poddubny A N, Belov P A, Kivshar Yu S Phys. Rev. B 87 035136 (2013)
  146. Jakubczyk T et al ACS Photon. 3 2461 (2016)
  147. Li L et al ACS Photon. 4 501 (2017)
  148. Ma R-M et al Nature Mater. 10 110 (2011)
  149. Pelton M Nature Photon. 9 427 (2015)
  150. Kavokin A V et al Microcavities (Ser. on Semiconductor Science and Technology) Vol. 16 (Eds R J Nicholas, H Kamimura) (Oxford: Oxford Univ. Press, 2008)
  151. Dodson C M et al Opt. Mater. Express 4 2441 (2014)
  152. Noginova N et al Opt. Express 21 23087 (2013)
  153. Li D et al Phys. Rev. B 89 161409(R) (2014)
  154. Hussain R et al Opt. Lett. 40 1659 (2015)
  155. Karaveli S et al ACS Nano 7 7165 (2013)
  156. Weisskopf V, Wigner E Z. Phys. 63 54 (1930)
  157. Stete F, Koopman W, Bargheer M ACS Photon. 4 1669 (2017)
  158. Müller K et al Phys. Rev. X 5 031006 (2015)
  159. Piatkowski L, Accanto N, van Hulst N F ACS Photon. 3 1401 (2016)
  160. Novotny L, Hecht B Principles of Nano-Optics (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2006)
  161. Choi H, Heuck M, Englund D Phys. Rev. Lett. 118 223605 (2017)
  162. Marquier F, Sauvan C, Greffet J-J ACS Photon. 4 2091 (2017)
  163. Sauvan C et al Phys. Rev. Lett. 110 237401 (2013)
  164. Koenderink A F Opt. Lett. 35 4208 (2010)
  165. Derom S et al Europhys. Lett. 98 47008 (2012)
  166. Kristensen P T, Hughes S ACS Photon. 1 2 (2014)
  167. Muljarov E A, Langbein W Phys. Rev. B 94 235438 (2016)
  168. Shahbazyan T V ACS Photon. 4 1003 (2017)
  169. Зельдович Я Б ЖЭТФ 38 819 (1960); Zel'dovich Y B Sov. Phys. JETP 11 594 (1960)
  170. Muljarov E A, Langbein W, Zimmermann R Europhysics Lett. 92 50010 (2011)
  171. Weiss T et al Phys. Rev. Lett. 116 237401 (2016)
  172. Glauber R J, LewensteM Phys. Rev. A 43 467 (1991)
  173. Guo R et al ACS Photon. 3 349 (2016)
  174. Decker M, Pertsch T, Staude I Philos. Trans. R. Soc. A 375 2016031 (2017)
  175. Karamlou A, Trusheim M E, Englund D Opt. Express 26 3341 (2018)
  176. Kurtsiefer C et al Phys. Rev. Lett. 85 290 (2000)
  177. Manson N B, Harrison J P, Sellars M J Phys. Rev. B 74 104303 (2006)
  178. Charnock F T, Kennedy T A Phys. Rev. B 64 041201(R) (2001)
  179. Fano U Phys. Rev. 124 1866 (1961)
  180. Fano U J. Opt. Soc. Am. 31 213 (1941)
  181. Miroshnichenko A E, Flach S, Kivshar Yu S Rev. Mod. Phys. 82 2257 (2010)
  182. Shafiei F et al Nature Photon. 7 367 (2013)
  183. Lassiter J B et al Nano Lett. 12 1058 (2012)
  184. Rahmani M et al Nano Lett. 12 2101 (2012)
  185. Limonov M F et al Nature Photon. 11 543 (2017)
  186. Ho J F, Luk'yanchuk B, Zhang J B Appl. Phys. A 107 133 (2012)
  187. Luk'yanchuk B S, Miroshnichenko A E, Kivshar Yu S J. Opt. 15 073001 (2013)
  188. Wang W et al Appl. Phys. Lett. 106 181104 (2015)
  189. Yang Y et al Nano Lett. 15 7388 (2015)
  190. Savelev R S et al Proc. of the Intern. Conf. Days on Diffraction 2015 (Piscataway, N.J.: IEEE, 2015) p. 281
  191. Shafiei F et al Nature Nanotechnol. 8 95 (2013)
  192. RybM V et al Phys. Rev. Lett. 119 243901 (2017)
  193. Metzger B, Hentschel M, Giessen H ACS Photon. 3 1336 (2016)
  194. Li W, Valentine J Nano Lett. 14 3510 (2014)
  195. Narasimhan V K et al ACS Nano 9 10590 (2015)
  196. Mann S A, Garnett E C Nano Lett. 13 3173 (2013)
  197. Zipfel W R et al Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100 7075 (2003)
  198. Campagnola P J, Loew L M Nature Biotechnol. 21 1356 (2003)
  199. Zoumi A, Yeh A, Tromberg B J Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99 11014 (2002)
  200. Moreaux L, Sandre O, Mertz J J. Opt. Soc. Am. B 17 1685 (2000)
  201. Linnenbank H et al Light Sci. Appl. 5 e16013 (2016)
  202. Timpu F et al Nano Lett. 17 5381 (2017)
  203. Bar-Elli O et al ACS Nano 9 8064 (2015)
  204. Metzger B et al Nano Lett. 14 2867 (2014)
  205. Shibanuma T et al Nano Lett. 17 2647 (2017)
  206. Miroshnichenko A E et al Nature Commun. 6 8069 (2015)
  207. Grinblat G et al Nano Lett. 16 4635 (2016)
  208. Wei L et al Optica 3 799 (2016)
  209. Liu W et al J. Nanomater. 2015 1 (2015)
  210. Nemkov N A, Basharin A A, Fedotov V A Phys. Rev. B 95 165134 (2017)
  211. Grinblat G et al ACS Nano 11 953 (2017)
  212. Liu W, Kivshar Yu S Philos. Trans. R. Soc. A 375 20160317 (2016)
  213. Feng T, Xu Y, Zhang W, Miroshnichenko A E Phys. Rev. Lett. 118 173901 (2017)
  214. Chen P-Y, Alù A Phys. Rev. B 82 235405 (2010)
  215. Abb M et al Nano Lett. 11 2457 (2011)
  216. Maksymov I S, Miroshnichenko A E, Kivshar Yu S Opt. Express 20 8929 (2012)
  217. Large N et al Nano Lett. 10 1741 (2010)
  218. Noskov R E, Krasnok A E, Kivshar Yu S New J. Phys. 14 93005 (2012)
  219. Ahn W et al ACS Nano 6 951 (2012)
  220. Baranov D G et al Laser Photon. Rev. 10 1009 (2016)
  221. Sokolowski-Tinten K, von der Linde D Phys. Rev. B 61 2643 (2000)
  222. Fischer M P et al Phys. Rev. Lett. 117 047401 (2016)
  223. Makarov S V et al Laser Photon. Rev. 11 1700108 (2017)
  224. Zuev D A et al Adv. Mater. 28 3087 (2016)
  225. Ye J, Thompson C V Adv. Mater. 23 1567 (2011)
  226. Sun Y et al Ann. Physik 529 1600272 (2017)
  227. Lepeshov S I et al J. Phys. Conf. Ser. 741 012140 (2016)
  228. Miroshnichenko A E, Kivshar Yu S Nano Lett. 12 6459 (2012)
  229. Chong K E et al Small 10 1985 (2014)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение