Skip to main content

Recent Advances in Nanoplasmonics and Magnetoplasmonics

  • Chapter
  • First Online:
Nanoscale Applications for Information and Energy Systems

Abstract

Nanoplasmonics is a vastly developing area of modern photonics, which is capable of providing mankind with new routes to fast and miniature communication and technologies. With unprecedentedly high bandwidth supplied by photons and subwavelength dimensions supplied by electrons, surface plasmon is the next candidate for the everyday-life information unit. In this chapter we review recent advances in controlling the generation and propagation of surface plasmon polaritons in nanostructured materials as well as utilization of surface plasmons in order to obtain efficient control over optical signals.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 84.99
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Softcover Book
USD 109.99
Price excludes VAT (USA)
  • Compact, lightweight edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info
Hardcover Book
USD 109.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

References

  1. V.M. Agranovich, D.L. Mills, Surface Polaritons - Electromagnetic Waves at Surfaces and Interfaces (Elsevier Science, New York, 1982)

    Google Scholar 

  2. H. Raether, Surface-Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings (Springer, Berlin, 1988)

    Google Scholar 

  3. W.L. Barnes, J. Opt. A Pure App. Opt. 8(4, Sp. Iss. SI), S87 (2006)

    Google Scholar 

  4. H.C. van de Hulst, Light Scattering by Small Particles (Dover, New York, 1981)

    Google Scholar 

  5. K. Kelly, E. Coronado, L. Zhao, G. Schatz, J. Phys. Chem. B 107(3), 668 (2003)

    Article  CAS  Google Scholar 

  6. R.W. Wood, Philos. Mag. 4(19–24), 396 (1902)

    Google Scholar 

  7. U. Fano, Phys. Rev. 124(6), 1866 (1961)

    Article  CAS  Google Scholar 

  8. A. Drezet, A. Hohenau, D. Koller, A. Stepanov, H. Ditlbacher, B. Steinberger, F.R. Aussenegg, A. Leitner, J.R. Krenn, Mat. Sci. Eng. B 149(3), 220 (2008)

    Article  CAS  Google Scholar 

  9. J.A. Veerman, A.M. Otter, L. Kuipers, N.F. van Hulst, Appl. Phys. Lett. 72, 3115 (1998.)

    Article  CAS  Google Scholar 

  10. R.J. Moerland, N.F. van Hulst, H. Gersen, L. Kuipers, Opt. Express 13, 1604 (2005)

    Article  Google Scholar 

  11. O. Marti, H. Bielefeldt, B. Hecht, S. Herminghaus, P. Leiderer, J. Mlynek, Opt. Commun. 96, 225 (1993)

    Article  Google Scholar 

  12. M. Balistreri, H. Gersen, J. Korterik, L. Kuipers, N. van Hulst, Science 294(5544), 1080 (2001)

    Article  CAS  Google Scholar 

  13. D.K. Gramotnev, S.I. Bozhevolnyi, Nat. Photonics 4(2), 83 (2010)

    Article  CAS  Google Scholar 

  14. S. Bozhevolnyi, V. Volkov, E. Devaux, J. Laluet, T. Ebbesen, Nature 440(7083), 508 (2006)

    Article  CAS  Google Scholar 

  15. S. Bozhevolnyi, J. Erland, K. Leosson, P. Skovgaard, J. Hvam, Phys. Rev. Lett. 86(14), 3008 (2001)

    Article  CAS  Google Scholar 

  16. A. Ezhov, S. Magnitskii, N. Maslova, D. Muzychenko, A. Nikulin, V. Panov, JETP Lett. 82, 599 (2005)

    Article  CAS  Google Scholar 

  17. R. Zia, M.L. Brongersma, Nat. Nanotechnol. 2, 426 (2007)

    Article  CAS  Google Scholar 

  18. V.M. Shalaev, Nat. Photonics 1(1), 41 (2007)

    Article  CAS  Google Scholar 

  19. T.W. Ebbesen, H.J. Lezec, H.F. Ghaemi, T. Thio, P.A. Wolff, Nature 391, 667 (1998)

    Article  CAS  Google Scholar 

  20. V.G. Veselago, Sov. Phys. Uspekhi 10, 509 (1968)

    Article  Google Scholar 

  21. R.A. Shelby, D.R. Smith, S. Schultz, Science 292(5514), 77 (2001)

    Article  CAS  Google Scholar 

  22. A.N. Grigorenko, A.K. Geim, H.F. Gleeson, Y. Zhang, A.A. Firsov, I.Y. Khrushchev, J. Petrovic, Nature 438(7066), 335 (2005)

    Article  CAS  Google Scholar 

  23. V. Shalaev, W. Cai, U. Chettiar, H. Yuan, A. Sarychev, V. Drachev, A. Kildishev, Opt. Lett. 30(24), 3356 (2005)

    Article  Google Scholar 

  24. H.A. Bethe, Phys. Rev. 66(7-8), 163 (1944)

    Google Scholar 

  25. F.J. Garcia-Vidal, F. Lopez-Tejeira, J. Bravo-Abad, L. Martin-Moreno, Surface Plasmon Nanophotonics (Springer, New York, 2007)

    Google Scholar 

  26. H.F. Ghaemi, T. Thio, D.E. Grupp, T.W. Ebbesen, H.J. Lezec, Phys. Rev. B 58(11), 6779 (1998)

    Article  CAS  Google Scholar 

  27. E. Altewischer, C. Genet, M.P. van Exter, J.P. Woerdman, P.F.A. Alkemade, A. van Zuuk, E.W.J.M. van der Drift, Opt. Lett. 30(1), 90 (2005)

    Article  CAS  Google Scholar 

  28. J. Porto, F. García-Vidal, J. Pendry, Phys. Rev. Lett. 83(14), 2845 (1999)

    Article  CAS  Google Scholar 

  29. A. Barbara, P. Quémerais, E. Bustarret, T. Lopez-Rios, Phys. Rev. B 66(16), 161403 (2002)

    Google Scholar 

  30. Q. Cao, P. Lalanne, Phys. Rev. Lett. 88(5), 3 (2002)

    Article  Google Scholar 

  31. P. Lalanne, J.C. Rodier, J.P. Hugonin, J. Opt. A 7(8), 422 (2005)

    Article  CAS  Google Scholar 

  32. Q.J. Wang, J.Q. Li, C.P. Huang, C. Zhang, Y.Y. Zhu, Appl. Phys. Lett. 87(9), 091105 (2005)

    Article  Google Scholar 

  33. R. Gordon, A. Brolo, A. McKinnon, A. Rajora, B. Leathem, K. Kavanagh, Phys. Rev. Lett. 92(3), 037401 (2004)

    Google Scholar 

  34. S.Y. Hsu, K.L. Lee, E.H. Lin, M.C. Lee, P.K. Wei, Appl. Phys. Lett. 95(1), 013105 (2009)

    Google Scholar 

  35. Y. Pang, R. Gordon, Opt. Express 17(4), 2871 (2009)

    Article  CAS  Google Scholar 

  36. M.R. Shcherbakov, P.P. Vabishchevich, M.I. Dobynde, T.V. Dolgova, A.S. Sigov, C.M. Wang, D.P. Tsai, A.A. Fedyanin, JETP Lett. 90, 433 (2009)

    Article  CAS  Google Scholar 

  37. M.R. Shcherbakov, M.I. Dobynde, T.V. Dolgova, D.P. Tsai, A.A. Fedyanin, Phys. Rev. B. 82, 193402 (2010)

    Article  Google Scholar 

  38. B. Luk’yanchuk, N.I. Zheludev, S.A. Maier, N.J. Halas, P. Nordlander, H. Giessen, C.T. Chong, Nat. Mat. 9(9), 707 (2010)

    Google Scholar 

  39. R. Vogelgesang, A. Dmitriev, Analyst 135, 1175 (2010)

    Article  CAS  Google Scholar 

  40. C. Girard, Rep. Progr. Phys. 68, 1883 (2005)

    Article  Google Scholar 

  41. M. Salerno, J. Krenn, A. Hohenau, H. Ditlbacher, G. Schider, A. Leitner, F. Aussenegg, Opt. Commun. 248(4-6), 543 (2005)

    Article  CAS  Google Scholar 

  42. N.C. Lindquist, P. Nagpal, A. Lesuffleur, D.J. Norris, S.H. Oh, Nano Lett. 10, 1369 (2010)

    Article  CAS  Google Scholar 

  43. Q. Wang, J. Bu, X.C. Yuan, Opt. Express 18(3), 2662 (2010)

    Article  CAS  Google Scholar 

  44. G.M. Lerman, A. Yanai, U. Levy, Nano Lett. 9(5), 2139 (2009)

    Article  CAS  Google Scholar 

  45. W. Chen, D.C. Abeysinghe, R.L. Nelson, Q. Zhan, Nano Lett. 10(6), 2075 (2010)

    Article  CAS  Google Scholar 

  46. D. Bergman, M. Stockman, Phys. Rev. Lett. 90(2), 027402 (2003)

    Article  Google Scholar 

  47. R.F. Oulton, V.J. Sorger, T. Zentgraf, R.M. Ma, C. Gladden, L. Dai, G. Bartal, X. Zhang, Nature 461(7264), 629 (2009)

    Article  CAS  Google Scholar 

  48. J.A. Dionne, K. Diest, L.A. Sweatlock, H.A. Atwater, Nano Lett. 9(2), 897 (2009)

    Article  CAS  Google Scholar 

  49. E.B. McDaniel, S.C. McClain, J.W.P. Hsu, Appl. Opt. 37(1), 84 (1998)

    Article  CAS  Google Scholar 

  50. M.R. Shcherbakov, B.B. Tsema, Y.B. Tsema, A.A. Ezhov, V.I. Panov, D.P. Tsai, A.A. Fedyanin, Physica C 479, 183 (2012)

    Google Scholar 

  51. M. Shcherbakov, B. Tsema, A. Ezhov, V. Panov, A. Fedyanin, JETP Lett. 93, 720 (2011)

    Article  CAS  Google Scholar 

  52. H. Gao, J. Henzie, T.W. Odom, Nano Lett. 6(9), 2104 (2006)

    Article  CAS  Google Scholar 

  53. L. Yin, V.K. Vlasko-Vlasov, J. Pearson, J.M. Hiller, J. Hua, U. Welp, D.E. Brown, C.W.Kimball, Nano Lett. 5(7), 1399 (2005)

    Article  CAS  Google Scholar 

  54. S. Kitson, W. Barnes, J. Sambles, Phys. Rev. Lett. 77(13), 2670 (1996)

    Article  CAS  Google Scholar 

  55. I. Radko, T. Sondergaard, S. Bozhevolnyi, Opt. Express 14(9), 4107 (2006)

    Article  Google Scholar 

  56. M.I. Stockman, Nat. Photonics 2(6), 327 (2008)

    Article  CAS  Google Scholar 

  57. M.A. Noginov, G. Zhu, A.M. Belgrave, R. Bakker, V.M. Shalaev, E.E. Narimanov, S. Stout, E. Herz, T. Suteewong, U. Wiesner, Nature 460(7259), 1110 (2009)

    Article  CAS  Google Scholar 

  58. M. Noginov, G. Zhu, M. Mayy, B. Ritzo, N. Noginova, V. Podolskiy, Phys. Rev. Lett. 101(22), 226806 (2008)

    Google Scholar 

  59. E. Plum, V.A. Fedotov, P. Kuo, D.P. Tsai, N.I. Zheludev, Opt. Express 17(10), 8548 (2009)

    Article  CAS  Google Scholar 

  60. J. Seidel, S. Grafström, L. Eng, Phys. Rev. Lett. 94(17), 177401 (2005)

    Google Scholar 

  61. N.I. Zheludev, S.L. Prosvirnin, N. Papasimakis, V.A. Fedotov, Nat. Photonics 2(6), 351 (2008)

    Article  CAS  Google Scholar 

  62. J.N. Caspers, N. Rotenberg, H.M. van Driel, Opt. Express 18(19), 19761 (2010)

    Article  CAS  Google Scholar 

  63. S. Herminghaus, P. Leiderer, Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 51(4), 350 (1990)

    Article  Google Scholar 

  64. R.H.M. Groeneveld, R. Sprik, A. Lagendijk, Phys. Rev. Lett. 64, 784 (1990)

    Article  CAS  Google Scholar 

  65. C. Sönnichsen, T. Franzl, T. Wilk, G. von Plessen, J. Feldmann, Phys. Rev. Lett. 88(7), 077402 (2002)

    Article  Google Scholar 

  66. D. Kim, S. Hohng, V. Malyarchuk, Y. Yoon, Y. Ahn, K. Yee, J. Park, J. Kim, Q. Park, C. Lienau, Phys. Rev. Lett. 91(14), 143901 (2003)

    Article  CAS  Google Scholar 

  67. A.S. Vengurlekar, A.V. Gopal, T. Ishihara, Appl. Phys. Lett. 89(18), 181927 (2006)

    Article  Google Scholar 

  68. M.R. Shcherbakov, P.P. Vabishchevich, V.V. Komarova, T.V. Dolgova, A.A. Fedyanin, Phys. Rev. Lett. 108, 253903 (2012)

    Google Scholar 

  69. T. Zentgraf, A. Christ, J. Kuhl, H. Giessen, Phys. Rev. Lett. 93(24), 243901 (2004)

    Article  Google Scholar 

  70. A. Dogariu, T. Thio, L.J. Wang, T.W. Ebbesen, H.J. Lezec, Opt. Lett. 26(7), 450 (2001)

    Article  CAS  Google Scholar 

  71. C. Ropers, D. Park, G. Stibenz, G. Steinmeyer, J. Kim, D. Kim, C. Lienau, Phys. Rev. Lett. 94(11), 113901 (2005)

    Article  Google Scholar 

  72. H. Su, Z. Hang, Z. Marcet, H. Chan, C. Chan, K. Wong, Phys. Rev. B 83(24), 245449 (2011)

    Article  Google Scholar 

  73. C. Ropers, G. Stibenz, G. Steinmeyer, R. Müller, D. Park, K. Lee, J. Kihm, J. Kim, Q. Park, D. Kim, C. Lienau, Appl. Phys. B 84(1-2), 183 (2006)

    Article  CAS  Google Scholar 

  74. T. Utikal, T. Zentgraf, J. Kuhl, H. Giessen, Phys. Rev. B 76(24), 245107 (2007)

    Article  Google Scholar 

  75. J. Li, H. Iu, D.Y. Lei, J.T.K. Wan, J.B. Xu, H.P. Ho, M.Y. Waye, H.C. Ong, Appl. Phys. Lett. 94(18), 183112 (2009)

    Article  Google Scholar 

  76. P.P. Vabishchevich, V.O. Bessonov, F.Y. Sychev, M.R. Shcherbakov, T.V. Dolgova, A.A.Fedyanin, JETP Lett. 92(9), 575 (2011)

    Article  CAS  Google Scholar 

  77. M. Inoue, K. Arai, T. Fujii, M. Abe, J. Appl. Phys. 85, 5768 (1999)

    Article  CAS  Google Scholar 

  78. M. Inoue, R. Fujikawa, A. Baryshev, A. Khanikaev, P. Lim, H. Uchida, O.A. Aktsipetrov, A.A. Fedyanin, T.V. Murzina, A.B.. Granovsky, J. Phys. D Appl. Phys. 39, R151 (2006)

    Article  CAS  Google Scholar 

  79. A.A. Fedyanin, T. Yoshida, K. Nishimura, G. Marowsky, M. Inoue, O.A. Aktsipetrov, JETP Lett. 76, 527 (2002)

    Article  CAS  Google Scholar 

  80. S. Kahl, A. Grishin, Appl. Phys. Lett. 84, 1438 (2004)

    Article  CAS  Google Scholar 

  81. A.A. Fedyanin, T. Yoshida, K. Nishimura, G. Marowsky, M. Inoue, O.A. Aktsipetrov, J. Magn. Magn. Mater. 258–259, 96 (2003)

    Article  Google Scholar 

  82. A.A. Fedyanin, O.A. Aktsipetrov, D. Kobayashi, K. Nishimura, H. Uchida, M. Inoue, J. Magn. Magn. Mater. 282, 256 (2004)

    Article  CAS  Google Scholar 

  83. R. Li, M. Levy, Appl. Phys. Lett. 86, 251102 (2005)

    Article  Google Scholar 

  84. A.G. Zhdanov, A.V. Fedyanin, O.A. Aktsipetrov, D. Kobayashi, H. Uchida, M. Inoue, J. Magn. Magn. Mater. 300, e253 (2006)

    Article  CAS  Google Scholar 

  85. A.B.. Khanikaev, A.V. Baryshev, P.B. Lim, H. Uchida, M. Inoue, A.G. Zhdanov, A.A. Fedyanin, A.I. Maydykovskiy, O.A. Aktsipetrov, Phys. Rev. B 78, 193102 (2008)

    Article  Google Scholar 

  86. T.V. Dolgova, A.A. Fedyanin, O.A. Aktsipetrov, K. Nishimura, H. Uchida, M. Inoue, J. Appl. Phys. 95, 7330 (2004)

    Article  CAS  Google Scholar 

  87. T.V. Murzina, R. Kapra, T.V. Dolgova, A.A. Fedyanin, O.A. Aktsipetrov, K. Nishimura, H. Uchida, M. Inoue, Phys. Rev. B 70, 012407 (2004)

    Article  Google Scholar 

  88. O.A. Aktsipetrov, T.V. Dolgova, A.A. Fedyanin, R. Kapra, T.V. Murzina, K. Nishimura, H. Uchida, M. Inoue, Laser Phys. 14, 685 (2004)

    CAS  Google Scholar 

  89. O.A. Aktsipetrov, T.V. Dolgova, A.A. Fedyanin, T.V. Murzina, M. Inoue, K. Nishimura, H. Uchida, J. Opt. Soc. Am. B 22, 176 (2005)

    Article  CAS  Google Scholar 

  90. A.B.. Khanikaev, A.V. Baryshev, A.A. Fedyanin, A.B.. Granovsky, M. Inoue, Opt. Express 15, 6612 (2007)

    Article  Google Scholar 

  91. C. Clavero, K. Yang, J. Skuza, R. Lukaszew, Opt. Lett. 35, 1557 (2010)

    Article  CAS  Google Scholar 

  92. A.A. Grunin, A.G. Zhdanov, A.A. Ezhov, E.A. Ganshina, A.A. Fedyanin, Appl. Phys. Lett. 97, 261908 (2010)

    Article  Google Scholar 

  93. V.I. Belotelov, I.A. Akimov, M. Pohl, V.A. Kotov, S. Kasture, A.S. Vengurlekar, A. Gopal, D. Yakovlev, A. Zvezdin, M. Bayer, Nat. Nanotechnol. 6, 370 (2011)

    Article  CAS  Google Scholar 

  94. A.V. Chetvertukhin, A.V. Baryshev, H. Uchida, M. Inoue, A.A. Fedyanin, J. Appl. Phys. 111, 07A946 (2012)

    Google Scholar 

  95. A.V. Chetvertukhin, A.A. Grunin, A.V. Baryshev, T.V Dolgova, H. Uchida, M. Inoue, A.A. Fedyanin, J. Magn. Magn. Mater. 324, 3516 (2012)

    Google Scholar 

  96. A.A. Grunin, N. Sapoletova, K. Napolskii, A. Eliseev, A.A. Fedyanin, J. Appl. Phys. 111, 07A948 (2012)

    Google Scholar 

  97. R.F. Wallis, in Surface Magnetoplasmons on Semiconductors, ed. by A.D. Boardman. Electromagnetic Surface Modes (Wiley, New York, 1982)

    Google Scholar 

  98. M. Kushwaha, P. Halevi, Phys. Rev. B 36, 5960 (1987)

    Article  Google Scholar 

Download references

Acknowledgements

Authors would like to thank A.A. Ezhov, A.V. Chetvertukhin, A.A. Grunin, P.P Vabishchevich, and B.B. Tsema for fruitful discussions.

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Maxim R. Shcherbakov .

Editor information

Editors and Affiliations

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2013 Springer Science+Business Media New York

About this chapter

Cite this chapter

Shcherbakov, M.R., Dolgova, T.V., Fedyanin, A.A. (2013). Recent Advances in Nanoplasmonics and Magnetoplasmonics. In: Korkin, A., Lockwood, D. (eds) Nanoscale Applications for Information and Energy Systems. Nanostructure Science and Technology. Springer, New York, NY. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-5016-0_2

Download citation

Publish with us

Policies and ethics