石墨烯等離激元光子學入門

Goncalves+Paulo+Andre+Dias

2011年美國加利福利亞大學伯克利分校物理系的巨龍（Long Ju）博士等人，在他們極富創造力的實驗中發現，當電磁輻射照在石墨烯微型帶的周期性網格上時，光可以控制石墨烯中的等離激元（plasmon）效應，這個實驗開啟了石墨烯等離激元光子學（Graphene Plasmonics）這個新研究領域的大門，此后該領域發展很快，石墨烯成為一種新穎的等離激元光子學材料，研究和探討了石墨烯表面等離極化激元（SPPs），用它控制光和物質的相互作用，能在納米尺度范圍操控光線。本書是石墨烯等離激元光子學的入門教科書。介紹了不同的理論方法，從初級的石墨烯等離激元光子學開始，逐漸深入到一些課題。閱讀本書的學生能獲得該領域的前沿知識。

本書共11章：1. 引言；2. 概論固體的電磁性質：講述了石墨烯物理及經典電磁學中的基本理論，重點是石墨烯非局域光導率的計算方法；3. 介質和金屬界面上的表面等離極化激元；4. 石墨烯表面等離激元（GSPs）：討論了單層和雙層石墨烯的等離激元，耦合表面等離聲子極化激元（plasmonphononpolariton），磁表面的等離極化激元，晶體中表面聲子極化激元，以及在光電裝置和納米醫藥中的應用；5. 石墨烯表面等離激元的激發：不能直接用光波感應GSPs，本章介紹了通過光柵或棱鏡感應表面等離極化激元的方法；6. 用金屬天線激發等離激元：通過金屬接觸形式將光耦合在石墨烯帶的陣列上，激發GSPs；7. 周期陣列石墨烯帶的等離激元光子學：研究了納米等離激元光子學；8. 在石墨烯的納米結構或一維通道中的等離激元；9. 利用介質光柵激發表面等離極化激元：討論了利用波紋介質光柵來激發等離激元；10. 通過發射偶極子來激發等離激元：通過發射體和石墨烯之間的非輻射能量傳遞，發射的偶極子能激發石墨烯的等離激元；11. 結論要點。本書目錄的前面有前言和序言，目錄后面有圖、表清單。書的結尾有16個附錄、參考書目以及主題索引。

本書的第一作者Goncalves Paulo Andre Dias目前是丹麥理工大學在讀的博士生。本書是他在葡萄牙的米尼奧大學物理系任職時寫的。他的研究興趣包括：凝聚態物質/納米科學，等離激元光子學/光子學，以及量子物理學/量子光學等。

本書自成體系，可以自學。本書從大量文獻中收集了許多課題。讀者可以選擇兩種方式閱讀此書：一種是單獨閱讀各章節，學習石墨烯等離激元光子學的知識。另一種閱讀方式是將各章內容與相應的附錄一起學，通過這種方式可以掌握一些實際工作的能力。本書的讀者對象是學習石墨烯等離激元光子學的高年級大學生或研究生，也是相關研究人員有益的參考書。

劉克玲，退休研究員

（中國科學院過程工程研究所）