極めて薄い金属膜における調整可能なプラズモン

電子、光子、そしてそれらのプラズモン相互作用の物理は、1つ以上の次元の寸法がナノメートルスケールまで小さくなると、大きく変化する。例えば、グラフェンは特異な電気特性、光学特性、プラズモン特性を示し、これらの特性を、ゲーティングや化学ドーピングを通して調節できる。同様に、原子の厚さまで薄くした極薄金属膜（UTMF）には、新たな量子光学効果、特異な誘電特性、予測される強いプラズモンがある可能性がある。しかし、金属の真に二次元のプラズモニクスは、大面積の十分薄い連続膜の作成が難しいため、これまでよく分かっていなかった。1 nm厚でもパーコレーションが可能な蒸着法のおかげで、我々は、数ナノメートル厚の金UTMFにおけるプラズモンを実証し、新しい分散領域と大きな電気的調節性を示す明瞭な証拠を得た。比較的低い電圧を用いたゲーティングによって、1.5～5 μmの波長で共鳴ピークが数百ナノメートルシフトし、振幅が数十パーセント変化した。今回の結果は、電気光学変調、バイオセンシング、スマート窓などのプラズモンの応用に金属を使う方法を示唆している。