超材料的动态调控是迈向先进功能和提高带宽的关键一步。在可见光谱中，全光谱颜色调控受到伴随折射率变化的大吸收的抑制，特别是在蓝色波长处。近日，范德比尔特大学Jason G. Valentine等对TiO₂/LTO（LTO为Li_0.5TiO₂）系统作为活性超材料的电化学调节剂进行了评，并证明了其对纳米光子结构调控的功效。

本文要点：

1）锐钛矿TiO₂电化学锂化为Li_0.5TiO₂ (LTO)后，在649 nm处的折射率变化为0.65，在蓝色波长处的吸收系数小于0.1，从而该材料非常适合动态可见光颜色调控。

2）与之前对二氧化钛电致变色的研究相比，共振纳米结构的结合利用了复杂介电函数的实部和虚部，以产生跨越可见光谱的充满活力的结构色。

3）作者首先证明了一个简单的Fabry–Perot纳米腔，它反射的光频率满足两个反射表面之间的共振标准。然后作者证明了二氧化钛用作金属-绝缘体-金属(MIM)型间隙等离激元超表面中的电介质，其中增强的电磁场导致更小的模式体积和更快的切换速度。

该工作阐明了纳米光子设计如何与电化学活化介质相结合以实现光谱响应的灵活控制。

Janna Eaves-Rathert, et al. Dynamic Color Tuning with Electrochemically Actuated TiO₂ Metasurfaces. Nano Lett., 2022

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04613

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c04613