Достижения в области ультрабыстрой плазмоники

За последние 20 лет было достигнуто широкое понимание многих светоуправляемых явлений в наносистемах. Временная динамика возбужденных состояний при этом остается достаточно сложной для исследования и одновременно имеет решающее значение для понимания происхождения фундаментальных физических и химических процессов. В данном обзоре мы рассматриваем текущее состояние и перспективы ультрабыстрых явлений, индуцированных плазмонами, как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения. Эта область исследований называется ультрабыстрой плазмоникой и представляет собой выдающуюся площадку для настройки и управления быстрыми оптическими и электронными процессами на наноразмерных масштабах, такими как ультрабыстрая оптическая коммутация, излучение одиночных фотонов и взаимодействия сильной связи для управления фотохимическими реакциями. Здесь мы даем обзор поля и описываем методологии мониторинга и управления наносистемными явлениями с помощью плазмонов на ультрабыстрых временных масштабах как в моделировании, так и в экспериментальной характеристике. Демонстрируются различные направления, в частности недавние достижения в ультрабыстрой плазмон-опосредованной химии и многофункциональной плазмонике, в которых используются степени свободы заряда, спина и решетки для активного контроля оптических и электронных свойств наносистем. По мере сдвига акцента на разработку практических устройств, таких как полностью оптические транзисторы, мы также подчеркиваем новые материалы и приложения в ультрабыстрой плазмонике и отмечаем недавние разработки в релятивистской области. Последняя представляет собой перспективную область исследований с потенциальными приложениями в исследованиях термоядерного синтеза или в источниках частиц и света, обеспечивая такие свойства, как аттосекундная длительность.