人工无序等离超表面对光的颜色和角取向的调控

       近年来，物理系统中的无序结构引起了人们的广泛关注，因为它决定了系统的光学性质。功能性无序发生在自然界，例如在花或甲虫鳞片中，决定了这些表面的光学性质。相关研究推动了仿生无序材料的发展，例如：无序诱导光散射带来了随机激光；无序不透明介质作为可编程光学电路与波前整形相结合；无序工程超表面又被用于波前整形和高分辨率显微术。然而利用电子束光刻技术制备的纳米结构通常会由于对准误差和邻近效应而出现结构紊乱，另一方面，利用结构紊乱的影响也带来了诸如光子捕获和表面等离子体激元局域化等有意义的应用。 最显著的是，纳米结构的无序排列已被用于研究超表面的远场光学性质，并应用于结构色，或者用来增强薄膜太阳能电池的光收集。

       纳米结构排列中定制的无序结构也可用于抑制光栅模式以实现角度无关响应，或者在相反的情况下，实现具有定制的超高角度选择性的超表面。最近，来自德国斯图加特大学（University of Stuttgart）的研究人员为了研究空间无序纳米粒子系综对远场光学性质的影响，引入了一个包含“冻结声子”和相关无序模型，并提出了实验和计算方法。他们将纳米粒子视为偶极子，根据偶极-偶极相互作用计算电场，提取远场响应，并将其转换为RGB图像。相关研究结果揭示了不同的无序参数如何形成光学远场，从而定义了无序亚表面的光学外观，并表明相对简单的偶极子近似能够准确地预测光的远场衍射。这些见解可用于具有人工定制无序的工程亚表面，以产生所需的双向反射分布函数。相关研究工作以“Shaping the Color and Angular Appearance of Plasmonic metasurfaces with Tailored Disorder”为题发表在《ACS Nano》上。（鲁强兵）

       文章链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.1c02538