강한 플라즈몬–엑시톤 결합은 양자 발광체가 플라즈모닉 캐비티의 구속된 장과 코히런트하게 상호작용하여 하이브리드 폴라리톤 상태를 형성할 때 발생한다. 본 연구에서는 금 나노큐브(AuNCs)와 나노트라이앵글(AuNTs)에 시아닌 염료 J-aggregates를 조립함으로써 나노입자 곡률이 이러한 강한 결합에 미치는 영향을 조사하였다. 조절된 시스테아민(cysteamine) 에칭은 나노입자 곡률을 체계적으로 변화시켜 형태 의존적 결합을 직접 평가할 수 있게 한다. 스펙트럼 분석 결과, AuNCs에 대해서는 진공 라비 분열(vacuum Rabi splitting)이 115 meV, AuNTs에 대해서는 189 meV로 나타났다. 모서리가 둥글어질수록 AuNCs에서는 결합 강도가 감소하지만 AuNTs에서는 변화가 없으며, 이는 이들의 플라즈모닉 전기장 분포를 그대로 반영한다. 결합 강도를 감쇠율과 비교한 결과, AuNCs는 큰 플라즈몬 감쇠로 인해 중간 결합(intermediate coupling) 영역에서 작동하는 반면, AuNTs는 모든 곡률에서 견고하게 딥 강한 결합(deep strong coupling)을 달성한다. 모드 부피, 품질 인자, 그리고 성능 지표(figure of merit, FOM) 평가 또한 AuNTs가 우수한 캐비티임을 추가로 입증한다. 두 형상 모두에서 FOM은 국소 곡률에 비교적 둔감하지만, AuNTs는 일관되게 AuNCs의 거의 두 배에 해당하는 FOM을 보인다. 이러한 결과는 모서리의 예리함이 아니라 입자 전체의 형상이 플라즈몬–엑시톤 강한 결합 효율을 좌우한다는 것을 보여준다. 본 연구는 핵심 구조 및 광학 파라미터를 규명함으로써 향상된 빛–물질 상호작용을 위한 플라즈모닉 캐비티 설계를 발전시키는 데 기여한다.

*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.