ギャップ表面プラズモン

ギャップ表面プラズモン（またはギャッププラズモン）は、2つの非常に近い金属領域の間に位置する透明媒体内を伝播する誘導電磁波です。金属間のギャップ内を伝播すると、光は金属領域内で部分的に伝播することになり、^[1]ギャッププラズモンの速度が低下します。

ギャッププラズモンの速度は、ギャップの厚さを数ナノメートル変えることで調整できます。

ギャップ プラズモンは導波モードであり、マクスウェル方程式のソースなしの解です。これは、2 つの金属 (同じ性質を持つ場合もそうでない場合も) 間の非常に薄いギャップ内を光が伝播する形式です。ギャップ プラズモンであるため、電磁波は真空中よりも最大 4 ～ 5 倍遅く伝播します。このような導波モードは、インターフェイス磁場に平行な場合 (p 偏光) にのみ存在します。導波モードを著しく遅くするには、金属領域間の距離を通常 50 nm 未満にする必要があります。実際には、ギャップ プラズモンは部分的に金属内部を伝播します。ギャップ プラズモンの場は、通常 25 nm の深さ (表皮深さと呼ばれる) まで金属を貫通します。遅い導波モードでは、有効波長が短くなるため、波ベクトルが非常に大きくなります (波が Ox 軸に沿って伝播する場合は kx と表記)。誘電体領域の厚さが減少すると、ギャッププラズモンは金属によって減速され、その有効屈折率（および波数ベクトル）が増加し、有効波長は短縮されます。

ギャッププラズモンに基づくデバイス（共振器など）は、通常、有効波長程度のサイズになります。ギャッププラズモン共振器は、一般に真空中の光の波長に比べてサイズが小さくなります。このような小型化は、プラズモニクスで特に求められています。

• ギャッププラズモン共振器:

これらは、化学的に合成されたナノキューブの自己組織化またはリソグラフィーによって得られます。GAP プラズモン共振器は、導波モード用の空洞です。波は共振器内で前後に反射されます。

このような構造 (図を参照) は、真空の波長に比べて非常に小さな体積を示します (これにより、非常に重要なパーセル効果を実現できます)。このような共振器は、メタサーフェスの設計、反射ホログラムの製造、またはサブ波長カラー印刷に使用できます。

例: ポリマーによって分離された金層上の化学的に合成された銀ナノキューブ (写真参照)。

• 電気光学変調器^[2] :

電気光学変調器は光信号を変調するように設計されています。つまり、光線の特性（波長、偏光状態、強度など）を変調して信号をエンコードします。ギャッププラズモンベースの変調器は、現在存在する変調器の中で最も小さいものです。^[3]この小さなサイズのおかげで損失が低減されます。広い周波数範囲で動作します。実際、このようなデバイスの上限周波数は、現在、電子測定デバイスの範囲を超えています。