等离激元超表面与金刚石NV中心模拟轴子诱导电磁信号探测
轴子构成了弱相互作用暗物质的有力候选者。迄今为止,高灵敏度的实验室实验和天体物理观测已排除了轴子质量和光子耦合参数空间中的大部分区域。然而,在更高质量范围(0.01-1eV,大致对应太赫兹频率的轴子场振荡)内探测轴子存在仍是一项挑战。该工作通过数值模拟研究了一种基于等离激元电场增强(利用纳米结构超表面)、结合外差探测和钻石中氮-空位(NV)中心量子传感的高灵敏度、基于实验室的轴子传感器在该范围内的可行性。利用LiNb上的Ti/Au纳米柱,在对应电信波长(约0.8eV,196 THz)的轴子质量下,给出了传感器对由轴子耦合产生的异常电磁场的响应估计。最后,该工作以CdTe为例,探讨了利用替代材料在较低轴子质量(小于10⁻²至10⁻¹eV)范围内进行传感的可能性。

