Numerical analysis of magneto-plasmonic effects of a single Ni nano-rod

Abstract

자기-플라즈모닉 효과는 자기광학 효과와 금속 자성 물질에서의 플라즈모닉 기능이 결합된 것이다. 특히 나노구조의 모양과 크기에 의존하여 나타나는 금속 자성 나노구조에서의 플라즈모닉 공명은 자기-플라즈모닉 현상에서 중요한 역할을 한다. 최근에 구형으로 근사가 가능한 준정적한계의 크기를 가지는 니켈 나노원반에서 일어나는 자기-플라즈모닉 효과가 조사되었다. 단순 스핀-궤도 조화진동자 모델은 준정적한계에서의 구형 금속 조각에서의 자기-플라즈모닉 효과를 성공적으로 설명하였다. 그러나 레일라이 영역 (파장의 1/10)을 넘어가는 크기나 구형이 아닌 복잡한 나노 자성 구조에서의 연구는 한계점이 있다. 본 연구에서 우리는 수직한 평면파 입사하에서 니켈 나노막대에서 일어나는 자기-플라즈모닉 커 효과와 크기와 모양에 의존하는 플라즈모닉 공명의 결합성질을 면밀히 조사하였다. 특히 우리는 자기-플라즈모닉 효과가 입사광에 의한 필드 집중이 아닌 국소 광학 상태밀도에 의하여 결정된다는 것을 발견하였다. 플라즈모닉 모드의 전기장과 자기적으로 유도된 전기편극밀도백터와의 공간 분포 일치성이 자기-플라즈모닉 효과을 극대화하는데 중요하다. 이러한 현상은 외부 자기장에 의하여 유도된 전기편극밀도백터가 플라즈모닉 공명과 결합하여 자기-플라즈모닉효과를 우세하게 하는 것을 보인다. 우리의 면밀한 분석과 깊은 이해는 응용을 위한 자기-플라즈모닉 나노구조 혹은 시스템 디자인을 위한 방법론과 통찰을 줄 것으로 기대된다.