纳米多孔薄膜的可调谐磁光克尔效应

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纳米多孔薄膜的可调谐磁光克尔效应

等离子体力学在高维数据存储、高灵敏度化学检测、生物传感等方面具有广泛的应用。这主要归因于表面等离子体传导光的亚衍射极限的能力，增强局部表面电磁场或允许在纳米尺度上定位光。据报道，金属纳米粒子的等离子体特性本质上取决于它们的尺寸、形状、表面形貌、晶体结构、粒子间间距和介电环境。等离子体动力学的一个发展是磁等离子体动力学。磁等离子体学促进了光子学和磁学领域的巨大兴趣，这些领域与光磁物质相互作用的共振增强有关，与纳米制造技术的快速发展有关(例如，纳米印记，光刻，物理气相沉积和微流体合成工艺)。磁等离子体力学的一个课题是增强磁光效应在等离子体纳米结构中的应用。纳米结构中的磁等离子体具有在纳米尺度上提供光子接收、发射和光控制的灵活性的潜力，这在许多新兴的纳米光学应用中是至关重要的。例如，当入射光束与沉积在磁性元件(如Co、CoFeB、CoPt和NiO)上的贵金属薄膜(如Ag和Au)内部的表面等离子体激元极性耦合良好，然后反射回光场时，其性质(如强度和极化状态)对介质介电常数和磁化非常敏感。 

光的偏振状态作为信息载体，不仅在生化传感、光通信和超灵敏成像等领域具有巨大潜力，而且在量子信息的光子传递中也发挥着重要作用。金属纳米结构表面附近的入射电磁激励和自由电子集体振荡的耦合模型由于其增强的等离子体和磁光特性(如增强的拉曼散射、可调谐的非线性光学效应、表面等离子体激元(SPP)和磁光(MO)效应(即Zeeman、Faraday或Kerr效应)而受到越来越多的关注。

反常磁光克尔效应(MOKE)现象已经在各种纳米结构中被观察到。局部表面等离子体共振(LSPR)可用于控制纳米结构铁磁镍纳米盘的MO响应，其中观察到逆克尔旋转。计算表明，由金层和光滑铁石榴石层组成的双层穿孔纳米结构薄膜的横向MOKE比裸石榴石薄膜高得多。六边形排列的铁磁纳米线薄膜表现出增强的克尔旋转，这与纳米线直径有很强的依赖性。六方排列的铁磁纳米孔膜的光学性质和MO性质显示出复杂的MO光谱，其极化旋转率远高于纯Co膜。此外，Au/Co/Au纳米夹层结构、包金磁赤铁矿纳米颗粒、含Au纳米颗粒的铁磁石榴石膜、Co@Ag核壳纳米颗粒和沉积在聚苯乙烯球形阵列上的Co/Pt多层层也被报道具有独特的局部和/或传播共振激励。然而，由贵金属、电介质和磁性材料组成的具有强LSPR和特殊MO响应的纳米多孔膜的研究却很少。

阳极氧化铝(AAO)多孔膜是一种远程有序自组织的六边形柱状细胞，具有中心、圆柱形、均匀大小的孔，可以通过传统的两步阳极氧化工艺经济地制备。这种特殊的纳米孔结构分配给铝/氧化铝界面的机械应力。这是为了引起相邻孔隙之间的排斥力。多孔膜是制造器件(例如，光电子器件和纳米颗粒组件，其界面相互作用可以通过AAO结构，如孔径、膜厚度和表面形貌来调节)和各种功能纳米结构(例如，太阳能电池、纳米管、纳米纤维、催化剂和金属纳米线)的有用模板。迄今为止，AAO多孔膜在超滤、生物传感器、光子学、掩膜和信息存储等领域也有广泛的应用。利用磁控溅射沉积技术在AAO多孔膜上制备了多种类型的纳米复合材料，沉积的薄膜可以在多孔膜周围形成致密的、规则的、几乎花瓣状的结构。这种特殊的结构有机会实现LSPR，增强法布里-帕姆罗干涉和定制磁光克尔效应。

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