光子计算、存储和通信是未来光子和全光神经网络的基础。纳米级等离子体激元以其超快的响应速度和超小的模式体积，在光子的集成中发挥着重要作用。然而，由于许多先前系统的材料和基本原理的限制，它们往往与现有的光电器件不兼容，其稳定性和可作性受到很大影响。

《国家科学评论》最近的一篇报告描述了基于热载流子传输的表面等离子体激元动态和可逆光学调制的研究。这项研究将金属纳米等离子体的高速响应与半导体的光电调制结合起来。

通过光学激发热电子，它可以调节金中的电荷密度和纳米间隙的电导率，最终实现等离子共振的可逆和超快切换。因此，它为纳米光子中的光电开关提供了重要的原型。

该研究由武汉大学丁涛教授课题组牵头，与徐红星教授、周力副教授、王体研究员以及南方科技大学王曲泉教授合作。

研究团队首先制备了Au@Cu2-xS核壳纳米粒子，并对其微观结构进行了表征。实验结果表明，溶胶-凝胶法可以制备不同壳层厚度的Au@Cu2-xS核壳纳米粒子，为实现纳米级等离子体激元的超快动态控制提供了理想的载体。不同基底上的Au@Cu2-xS纳米粒子可以实现等离子体激元的超快动态控制。

在激光照射下，SiO2/Si基底上的Au@Cu2-xS纳米粒子的等离激元共振峰呈现红移，而Au基底上的Au@Cu2-xS纳米粒子的等离激元共振峰呈现蓝移。转移。当激光关闭时，共振峰返回到其初始位置。所有光电调谐过程均表现出可逆性、可控性和相对较快的响应速度。

瞬态吸收(TA)谱和理论计算表明，Au@Cu2-xS等离子体复合结构的光激发可以导致Au中的热电子转移到Cu2-xS，导致电子密度降低Au和局域表面等离子体共振(LSPR)的红移。

相反，当Au@Cu2-xS放置在Au基底上(NPoM结构)时，热电子可以通过Cu2-xS层传输到Au基底，增加了纳米间隙的电导率并引起耦合等离子体激元的蓝移。这种基于热载流子传输的等离子体控制策略特别适合光电器件的集成，为光子计算和互连提供器件原型。