Eta型折叠超表面的固有手性及多频段自旋选择透过

手性是指一种结构无法通过平移或旋转操作与其镜像结构相重合的几何特性，由于其在光学、生物学以及化学中的重要意义，已经成为了一个日趋重要的研究方向。在光学领域，手性材料可以直接调控或分辨光的自旋态，产生圆二色性、旋光性等物理特性，在量子信息、生物分子探测中具有重要的实用价值。但是，手性分子等材料受限于弱的光-物质相互作用，其手性光调控能力有限。基于此，中国科学院物理研究所微加工实验室的博士生杨盛焱在李俊杰及顾长志研究员的指导下，通过FIB诱导折叠的技术制备了基于Eta型非对称谐振环的三维折叠超表面，超表面在中红外波段能够产生两个分别对左旋（LCP）以及右旋光（RCP）具有高CD值的选择性透过谱。如图所示，通过电子束曝光、金属沉积制备出基于SiN_x薄膜的Eta型独立金属结构单元，并通过FIB切割与线扫描制备出三维折叠手性超表面。由其光谱图可见，该结构分别在43THz以及73THz 处分别产生了对RCP以及LCP的选择性透过，由其局域电流分布可见，由于其在左旋与右旋光激发下产生了不同的电流分布，使结构具有强的光自旋分辨能力。通过对结构进行优化，超表面的CD值可以达到0.8，具有较强的自旋选择透过能力。相关研究对光子自旋器件以及手性生物分子识别器件具有重要的价值。这项工作于2020年发表在Adv. Optical Mater. 8, 1901448 (2020)上。

图：手性超表面的示意图、SEM图以及其光自旋调控特性