为了在纳米尺度上控制和增强光与物质的相互作用，有两个关键参数：光学腔模式和材料光谱特征（例如激子或分子吸收线）之间的光谱重叠，以及腔的品质因数。同时控制这两个参数能够研究具有复杂光谱特征的系统，如多组分分子混合物或异质固态材料。到目前为止，只能在这个二维参数空间内对有限的一组数据点进行采样。近日，慕尼黑大学Andreas Tittl、蒙纳士大学Stefan A. Maier报道了一种纳米光子方法，该方法可以在紧凑空间区域内同时连续地对光谱和品质因子参数空间进行编码。
本文要点：
1) 作者使用了一种双梯度元表面设计，由一个平滑变化的亚波长纳米谐振器二维阵列组成，每个谐振器都支持一个基于连续体中对称保护束缚态的独特模式。这导致27500个不同的模式，模式密度接近超曲面的理论上限。
2) 通过将该平台应用于表面增强分子光谱，作者发现最大灵敏度的最佳品质因数取决于分析物的量，从而能够在单个双梯度元表面内进行有效的分子检测，而不管分析物浓度如何。
Andreas Aigner et.al Continuous spectral and coupling-strength encoding with dual-gradient metasurfaces Nature Nanotechnology 2024
DOI: 10.1038/s41565-024-01767-2
https://doi.org/10.1038/s41565-024-01767-2
