We report on the excitation of sharp Fano-like resonances in lattices of metamolecules composed of two differing types of metaatoms. The proposed structures exhibit modes originating from the individual metaatoms as well as a very sharp mode from the collective excitation of the metamolecule lattice as a whole. Next-generation thin film sensors (e.g., for bio/chemical hazard detectors) could especially benefit from such artificial materials. Having multiple modes at different spectral positions enables the characterization of dispersive materials, while the high Q-factors of the eigenmodes lead to a very high sensitivity.
REFERENCES
1.
X.
Liu
, T.
Tyler
, T.
Starr
, A. F.
Starr
, N. M.
Jokerst
, and W. J.
Padilla
, Phys. Rev. Lett.
107
, 045901
(2011
).2.
N.
Liu
, S.
Kaiser
, and H.
Giessen
, Adv. Mater.
20
, 4521
(2008
).3.
D.
Schurig
, J. J.
Mock
, B. J.
Justice
, S. A.
Cummer
, J. B.
Pendry
, A. F.
Starr
, and D. R.
Smith
, Science
314
, 977
(2006
).4.
T.
Ergin
, N.
Stenger
, P.
Brenner
, J. B.
Pendry
, and M.
Wegener
, Science
328
, 337
(2010
).5.
S.
Lee
, S.
Kim
, T.-T.
Kim
, Y.
Kim
, M.
Choi
, S. H.
Lee
, J.-Y.
Kim
, and B.
Min
, Adv. Mater.
24
, 3491
(2012
).6.
C. M.
Watts
, X.
Liu
, and W. J.
Padilla
, Adv. Mater.
24
, OP98
(2012
).7.
S. M.
Hanham
, A. I.
Fernández-Domínguez
, J. H.
Teng
, S. S.
Ang
, K. P.
Lim
, S. F.
Yoon
, C. Y.
Ngo
, N.
Klein
, J. B.
Pendry
, and S. A.
Maier
, Adv. Mater.
24
, OP226
(2012
).8.
B.
Walther
, C.
Helgert
, C.
Rockstuhl
, F.
Setzpfandt
, F.
Eilenberger
, E.-B.
Kley
, F.
Lederer
, A.
Tünnermann
, and T.
Pertsch
, Adv. Mater.
24
, 6300
(2012
).9.
C.
Wu
, A. B.
Khanikaev
, R.
Adato
, N.
Arju
, A. A.
Yanik
, H.
Altug
, and G.
Shvets
, Nature Mater.
11
, 69
(2012
).10.
N. I.
Zheludev
and Y. S.
Kivshar
, Nature Mater.
11
, 917
(2012
).11.
B.
Luk'yanchuk
, N. I.
Zheludev
, S. A.
Maier
, N. J.
Halas
, P.
Nordlander
, H.
Giessen
, and C. T.
Chong
, Nature Mater.
9
, 707
(2010
).12.
O.
Hess
, J. B.
Pendry
, S. A.
Maier
, R. F.
Oulton
, J. M.
Hamm
, and K. L.
Tsakmakidis
, Nature Mater.
11
, 573
(2012
).13.
N. I.
Zheludev
, S. L.
Prosvirnin
, N.
Papasimakis
, and V. A.
Fedotov
, Nat. Photonics
2
, 351
(2008
).14.
H.-T.
Chen
, J. F.
O'Hara
, A. K.
Azad
, and A. J.
Taylor
, Laser Photonics Rev.
5
, 513
(2011
).15.
R.
Singh
, I. A. I.
Al-Naib
, M.
Koch
, and W.
Zhang
, Opt. Express
19
, 6312
(2011
).16.
N.
Liu
, T.
Weiss
, M.
Mesch
, L.
Langguth
, U.
Eigenthaler
, M.
Hirscher
, C.
Sönnichsen
, and H.
Giessen
, Nano Lett.
10
, 1103
(2010
).17.
J. F.
O'Hara
, W.
Withayachumnankul
, and I.
Al-Naib
, J. Infrared, Millimeter, Terahertz Waves
33
, 245
(2012
).18.
B.
Reinhard
, K. M.
Schmitt
, V.
Wollrab
, J.
Neu
, R.
Beigang
, and M.
Rahm
, Appl. Phys. Lett.
100
, 221101
(2012
).19.
P. U.
Jepsen
, D. G.
Cooke
, and M.
Koch
, Laser Photonics Rev.
5
, 124
(2011
).20.
M.
Tonouchi
, Nat. Photonics
1
, 97
(2007
).21.
P. H.
Bolívar
, M.
Nagel
, F.
Richter
, M.
Brucherseifer
, H.
Kurz
, A.
Bosserhoff
, and R.
Büttner
, Philos. Trans. R. Soc., A
362
, 323
(2004
).22.
M.
Nagel
, M.
Först
, and H.
Kurz
, J. Phys.: Condens. Matter
18
, S601
(2006
).23.
A. G.
Markelz
, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.
14
, 180
(2008
).24.
W.
Zhang
, E. R.
Brown
, M.
Rahman
, and M. L.
Norton
, Appl. Phys. Lett.
102
, 023701
(2013
).25.
V. A.
Fedotov
, M.
Rose
, S. L.
Prosvirnin
, N.
Papasimakis
, and N. I.
Zheludev
, Phys. Rev. Lett.
99
, 147401
(2007
).26.
I.
Al-Naib
, R.
Singh
, C.
Rockstuhl
, F.
Lederer
, S.
Delprat
, D.
Rocheleau
, M.
Chaker
, T.
Ozaki
, and R.
Morandotti
, Appl. Phys. Lett.
101
, 071108
(2012
).27.
U.
Fano
, Phys. Rev.
124
, 1866
(1961
).28.
A. E.
Miroshnichenko
, S.
Flach
, and Y. S.
Kivshar
, Rev. Mod. Phys.
82
, 2257
(2010
).29.
F.
Hao
, Y.
Sonnefraud
, P.
Van Dorpe
, S. A.
Maier
, N. J.
Halas
, and P.
Nordlander
, Nano Lett.
8
, 3983
(2008
).30.
X.
Xiao
, J.
Wu
, F.
Miyamaru
, M.
Zhang
, S.
Li
, M. W.
Takeda
, W.
Wen
, and P.
Sheng
, Appl. Phys. Lett.
98
, 011911
(2011
).31.
V. A.
Fedotov
, N.
Papasimakis
, E.
Plum
, A.
Bitzer
, M.
Walther
, P.
Kuo
, D. P.
Tsai
, and N. I.
Zheludev
, Phys. Rev. Lett.
104
, 223901
(2010
).32.
A.
Bitzer
, J.
Wallauer
, H.
Helm
, H.
Merbold
, T.
Feurer
, and M.
Walther
, Opt. Express
17
, 22108
(2009
).33.
I.
Sersic
, M.
Frimmer
, E.
Verhagen
, and A. F.
Koenderink
, Phys. Rev. Lett.
103
, 213902
(2009
).34.
R.
Singh
, C.
Rockstuhl
, F.
Lederer
, and W.
Zhang
, Phys. Rev. B
79
, 085111
(2009
).35.
S.
Prosvirnin
and S.
Zouhdi
, in Advances in Electromagnetics of Complex Media and Metamaterials
(Springer
, 2002
), pp. 281
–290
.36.
C.
Mateo-Segura
, G.
Goussetis
, and A. P.
Feresidis
, IEEE Trans. Antennas Propag.
58
, 2523
(2010
).37.
R.
Hill
and B.
Munk
, IEEE Trans. Antennas Propag.
44
, 368
(1996
).38.
R.
Singh
, C.
Rockstuhl
, and W.
Zhang
, Appl. Phys. Lett.
97
, 241108
(2010
).39.
J.
Wallauer
, A.
Bitzer
, S.
Waselikowski
, and M.
Walther
, Opt. Express
19
, 17283
(2011
).40.
B.
Ng
, S. M.
Hanham
, V.
Giannini
, Z. C.
Chen
, M.
Tang
, Y. F.
Liew
, N.
Klein
, M. H.
Hong
, and S. A.
Maier
, Opt. Express
19
, 14653
(2011
).41.
V. A.
Markel
, J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
38
, L115
(2005
).42.
S.
Zou
, N.
Janel
, and G. C.
Schatz
, J. Chem. Phys.
120
, 10871
(2004
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.