Active plasmonic nanodevices: From basic principles to emerging applications

Abstract

Tunable plasmonics has shown a wide range of applications in (bio)chemical sensing, displays, actuators, photonic chips, biomedicine, etc. in the last 2 decades. This review focuses on their recent development from the device perspective, which involves the understanding of fundamental principles and specific applications with desired functionality and compatibility. We classify these active plasmonic devices based on the nature of their structures and working environment as colloidal-based, chip-based, and colloidal chip-based to further elaborate their performance and functions. We also highlight recent progress on tunable surfaceenhanced Raman spectroscopy, metasurfaces, and chiroptics to show the emerging applications of tunable plasmonic systems. We conclude this review with a general perception of the research trend in this field and challenges for their practical applications.

Keywords

active / modulation / plasmonic devices / stimuli-responsive / tunability

References

[1] W. L. Barnes, A. Dereux, T. W. Ebbesen, Nature 2003, 424, 824.

[2] K. M. Mayer, J. H. Hafner, Chem. Rev. 2011, 111, 3828.

[3] M. Rycenga, C. M. Cobley, J. Zeng, W. Li, C. H. Moran, Q. Zhang, D. Qin, Y. Xia, Chem. Rev. 2011, 111, 3669.

[4] K.-T. Lin, H. Lin, B. Jia, Nanophotonics 2020, 9, 3135.

[5] I. Freestone, N. Meeks, M. Sax, C. Higgitt, Gold Bull. 2007, 40, 270.

[6] M. Faraday, Philos. Trans. R. Soc. London 1997, 147, 145.

[7] G. Mie, Ann. Phys. 1908, 330, 377.

[8] R. H. Ritchie, Phys. Rev. 1957, 106, 874.

[9] D. W. Pohl, W. Denk, M. Lanz, Appl. Phys. Lett. 1984, 44, 651.

[10] S. Nie, S. R. Emory, Science 1997, 275, 1102.

[11] A. Al-Zubeidi, L. A. McCarthy, A. Rafiei-Miandashti, T. S. Heiderscheit, S. Link, Nanophotonics 2021, 10, 1621.

[12] N. J. Halas, S. Lal, W.-S. Chang, S. Link, P. Nordlander, Chem. Rev. 2011, 111, 3913.

[13] Z. Guo, G. Yu, Z. Zhang, Y. Han, G. Guan, W. Yang, M.-Y. Han, Adv. Mater. 2023, 35, 2206700.

[14] H. Wei, D. Pan, S. Zhang, Z. Li, Q. Li, N. Liu, W. Wang, H. Xu, Chem. Rev. 2018, 118, 2882.

[15] J.-M. Kim, C. Lee, Y. Lee, J. Lee, S.-J. Park, S. Park, J.-M. Nam, Adv. Mater. 2021, 33, 2006966.

[16] M. R. Jones, K. D. Osberg, R. J. Macfarlane, M. R. Langille, C. A. Mirkin, Chem. Rev. 2011, 111, 3736.

[17] S.-W. Hsu, A. L. Rodarte, M. Som, G. Arya, A. R. Tao, Chem. Rev. 2018, 118, 3100.

[18] N. Liu, T. Liedl, Chem. Rev. 2018, 118, 3032.

[19] K. Ueno, T. Oshikiri, Q. Sun, X. Shi, H. Misawa, Chem. Rev. 2018, 118, 2955.

[20] N. Jiang, X. Zhuo, J. Wang, Chem. Rev. 2018, 118, 3054.

[21] R. Fu, Y. Lu, W. Cheng, Adv. Opt. Mater. 2022, 10, 2101436.

[22] B. Wen, J. Yang, C. Hu, J. Cai, J. Zhou, Adv. Mater. Interfaces 2024, 11, 2300856.

[23] Y. Sun, L. Jiang, L. Zhong, Y. Jiang, X. Chen, Nano Res. 2015, 8, 406.

[24] A. Habib, X. Zhu, S. Fong, A. A. Yanik, Nanophotonics 2020, 9, 3805.

[25] Q. Fu, Z. Li, F. Fu, X. Chen, J. Song, H. Yang, Nano Today 2021, 36, 101014.

[26] J. H. Ko, Y. J. Yoo, Y. Lee, H.-H. Jeong, Y. M. Song, iScience 2022, 25, 104727.

[27] A. Karabchevsky, A. Katiyi, A. S. Ang, A. Hazan, Nanophotonics 2020, 9, 3733.

[28] T. J. Davis, D. E. Gómez, A. Roberts, Nanophotonics 2017, 6, 543.

[29] K. F. MacDonald, N. I. Zheludev, Laser Photonics Rev. 2010, 4, 562.

[30] M. Wuttig, H. Bhaskaran, T. Taubner, Nat. Photonics 2017, 11, 465.

[31] Z. A. Sbeah, R. Adhikari, V. Sorathiya, D. Chauhan, S. H. Chang, R. P. Dwivedi, Plasmonics 2023, 18, 1619.

[32] K. Fan, R. D. Averitt, W. J. Padilla, Nanophotonics 2022, 11, 3769.

[33] H. Yoo, H. Lee, S. Im, S. Ka, G. Moon, K. Kang, D. Kim, Small Sci. 2023, 3, 2300048.

[34] Y. Koo, T. Moon, M. Kang, H. Joo, C. Lee, H. Lee, V. Kravtsov, K.-D. Park, Light: Sci. Appl. 2024, 13, 30.

[35] J. Jeon, D. Bukharina, M. Kim, S. Kang, J. Kim, Y. Zhang, V. Tsukruk, Responsive Mater. 2024, 2, e20230032.

[36] J.-C. Lacroix, Q. van Nguyen, Y. Ai, Q. van Nguyen, P. Martin, P.-C. Lacaze, Polym. Int. 2019, 68, 607.

[37] Q. He, S. Sun, L. Zhou, Research 2019, 1849272.

[38] Y. Liu, L. Huang, S. Cao, J. Chen, B. Zou, H. Li, Nanophotonics 2024, 13, 155.

[39] A. V. Zayats, I. I. Smolyaninov, A. A. Maradudin, Phys. Rep. 2005, 408, 131.

[40] M. V. Uwe Kreibig, Optical Properties of Metal Clusters, Springer Berlin, Heidelberg, Germany 1995.

[41] R. Gans, Ann. Phys. 1912, 342, 881.

[42] R. Yu, L. M. Liz-Marzán, F. J. García de Abajo, Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 6710.

[43] J. Zheng, X. Cheng, H. Zhang, X. Bai, R. Ai, L. Shao, J. Wang, Chem. Rev. 2021, 121, 13342.

[44] P. Mulvaney, J. Pérez-Juste, M. Giersig, L. M. Liz-Marzán, C. Pecharromán, Plasmonics 2006, 1, 61.

[45] F. Benz, R. Chikkaraddy, A. Salmon, H. Ohadi, B. de Nijs, J. Mertens, C. Carnegie, R. W. Bowman, J. J. Baumberg, J. Phys. Chem. Lett. 2016, 7, 2264.

[46] J. J. Baumberg, J. Aizpurua, M. H. Mikkelsen, D. R. Smith, Nat. Mater. 2019, 18, 668.

[47] J. Turkevich, P. C. Stevenson, J. Hillier, Discuss. Faraday Soc. 1951, 11, 55.

[48] M. Brust, M. Walker, D. Bethell, D. J. Schiffrin, R. Whyman, J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1994, 801.

[49] M. N. Martin, J. I. Basham, P. Chando, S.-K. Eah, Langmuir 2010, 26, 7410.

[50] P. Yang, J. Zheng, Y. Xu, Q. Zhang, L. Jiang, Adv. Mater. 2016, 28, 10508.

[51] M. Teimouri, F. Khosravi-Nejad, F. Attar, A. A. Saboury, I. Kostova, G. Benelli, M. Falahati, J. Cleaner Prod. 2018, 184, 740.

[52] A. R. Tao, S. Habas, P. Yang, Small 2008, 4, 310.

[53] J. Piella, N. G. Bastús, V. Puntes, Chem. Mater. 2016, 28, 1066.

[54] N. M. Ngo, H.-V. Tran, T. R. Lee, ACS Appl. Nano Mater. 2022, 5, 14051.

[55] J. E. Millstone, S. J. Hurst, G. S. Métraux, J. I. Cutler, C. A. Mirkin, Small 2009, 5, 646.

[56] M. Ha, J.-H. Kim, M. You, Q. Li, C. Fan, J.-M. Nam, Chem. Rev. 2019, 119, 12208.

[57] H. Yu, Y. Peng, Y. Yang, Z.-Y. Li, npj Comput. Mater. 2019, 5, 45.

[58] T. Ding, R. Chikkaraddy, J. Mertens, J. J. Baumberg, ACS Photonics 2017, 4, 1292.

[59] J. A. Scholl, A. García-Etxarri, A. L. Koh, J. A. Dionne, Nano Lett. 2013, 13, 564.

[60] J. Yao, H. Fang, Y. Li, Z. Liu, H. Xu, T. Ding, ACS Nano 2023, 17, 17342.

[61] S. F. Tan, L. Wu, J. K. W. Yang, P. Bai, M. Bosman, C. A. Nijhuis, Science 2014, 343, 1496.

[62] I. Pastoriza-Santos, C. Kinnear, J. Pérez-Juste, P. Mulvaney, L. M. Liz-Marzán, Nat. Rev. Mater. 2018, 3, 375.

[63] J. Peng, Q. Lin, T. Földes, H.-H. Jeong, Y. Xiong, C. Pitsalidis, G. G. Malliaras, E. Rosta, J. J. Baumberg, ACS Nano 2022, 16, 21120.

[64] C. P. Byers, H. Zhang, D. F. Swearer, M. Yorulmaz, B. S. Hoener, D. Huang, A. Hoggard, W.-S. Chang, P. Mulvaney, E. Ringe, N. J. Halas, P. Nordlander, S. Link, C. F. Landes, Sci. Adv. 2015, 1, e1500988.

[65] X. Duan, N. Liu, Acc. Chem. Res. 2019, 52, 1979.

[66] Z. Wang, L. Fernandez, A. S. Aslam, M. Shamsabadi, L. M. Muhammad, K. Moth-Poulsen, Responsive Mater. 2023, 1, e20230012.

[67] R. Klajn, K. J. M. Bishop, B. A. Grzybowski, Proc. Natl. Acad. Sci. 2007, 104, 10305.

[68] C. Raimondo, N. Crivillers, F. Reinders, F. Sander, M. Mayor, P. Samorì, Proc. Natl. Acad. Sci. 2012, 109, 12375.

[69] D. Liu, Y. Wang, Q. Zhang, Y. M. Qing, Y. Wang, H. Huang, C. W. Leung, D. Lei, Nano Lett. 2023, 23, 5851.

[70] T. Ming, L. Zhao, M. Xiao, J. Wang, Small 2010, 6, 2514.

[71] Y. Chen, Z. Wang, Y. He, Y. J. Yoon, J. Jung, G. Zhang, Z. Lin, Proc. Natl. Acad. Sci. 2018, 115, E1391.

[72] J. Yao, C. Wang, C. Zhang, S. Ma, L. Zhou, T. Wang, Q. Wang, H. Xu, T. Ding, Natl. Sci. Rev. 2024, 11, nwad280.

[73] R. Contreras-Cáceres, J. Pacifico, I. Pastoriza-Santos, J. Pérez-Juste, A. Fernández-Barbero, L. M. Liz-Marzán, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 3070.

[74] M. Karg, I. Pastoriza-Santos, J. Pérez-Juste, T. Hellweg, L. M. Liz-Marzán, Small 2007, 3, 1222.

[75] T. Ding, A. W. Rudrum, L. O. Herrmann, V. Turek, J. J. Baumberg, Nanoscale 2016, 8, 15864.

[76] S. Cormier, T. Ding, V. Turek, J. J. Baumberg, Adv. Opt. Mater. 2018, 6, 1800208.

[77] F. Deng, Y. Wang, X. Lu, T. Ding, Phys. Chem. Chem. Phys. 2019, 21, 15742.

[78] Y. Liu, X. Han, L. He, Y. Yin, Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 6373.

[79] R. Zheng, Y. Wei, Z.-C. Zhang, Z.-Y. Wang, L.-L. Ma, Y. Wang, L. Huang, Y.-Q. Lu, Responsive Mater. 2023, 1, e20230017.

[80] T. Ding, J. J. Baumberg, Nanoscale Adv. 2020, 2, 1410.

[81] S. Murphy, S. Jaber, C. Ritchie, M. Karg, P. Mulvaney, Langmuir 2016, 32, 12497.

[82] X. Zhang, X. Li, M. E. Reish, D. Zhang, N. Q. Su, Y. Gutiérrez, F. Moreno, W. Yang, H. O. Everitt, J. Liu, Nano Lett. 2018, 18, 1714.

[83] X. Wang, Z. Dou, C. Zhang, F. Deng, X. Lu, S. Wang, L. Zhou, T. Ding, Nanophotonics 2022, 11, 1003.

[84] T. Ding, J. Mater. Chem. C 2020, 8, 10825.

[85] S. Wang, T. Ding, ACS Nano 2019, 13, 32.

[86] J. Yao, Y. Li, S. Wang, T. Ding, ACS Nano 2024, 18, 10618.

[87] S. Wang, Z. Xie, Z. Chen, L. Miao, Y. Li, Y. Zhai, T. Ding, J. Phys. Chem. Lett. 2024, 15, 6568.

[88] Y. Wang, F. Ren, T. Ding, Adv. Opt. Mater. 2020, 8, 2000164.

[89] A. E. Cetin, A. Mertiri, M. Huang, S. Erramilli, H. Altug, Adv. Opt. Mater. 2013, 1, 915.

[90] F. Chen, J. Yao, X. Wang, S. Wang, Z. Liu, T. Ding, Nanoscale 2023, 15, 476.

[91] F. Chen, Y. Liu, T. Ding, Photonics Res. 2023, 11, 12.

[92] M. Rudé, R. E. Simpson, R. Quidant, V. Pruneri, J. Renger, ACS Photonics 2015, 2, 669.

[93] A. Ahmadivand, B. Gerislioglu, R. Sinha, M. Karabiyik, N. Pala, Sci. Rep. 2017, 7, 42807.

[94] T. Cao, G. Zheng, S. Wang, C. Wei, Opt. Express 2015, 23, 18029.

[95] F.-Z. Shu, J.-N. Wang, R.-W. Peng, B. Xiong, R.-H. Fan, Y.-J. Gao, Y. Liu, D.-X. Qi, M. Wang, Laser Photonics Rev. 2021, 15, 2100155.

[96] X. Liu, J.-H. Kang, H. Yuan, J. Park, S. J. Kim, Y. Cui, H. Y. Hwang, M. L. Brongersma, Nat. Nanotechnol. 2017, 12, 866.

[97] R. A. Maniyara, D. Rodrigo, R. Yu, J. Canet-Ferrer, D. S. Ghosh, R. Yongsunthon, D. E. Baker, A. Rezikyan, F. J. García de Abajo, V. Pruneri, Nat. Photonics 2019, 13, 328.

[98] H. Hu, X. Guo, D. Hu, Z. Sun, X. Yang, Q. Dai, Adv. Sci. 2018, 5, 1800175.

[99] J. Kern, R. Kullock, J. Prangsma, M. Emmerling, M. Kamp, B. Hecht, Nat. Photonics 2015, 9, 582.

[100] M. Wang, C. Gao, L. He, Q. Lu, J. Zhang, C. Tang, S. Zorba, Y. Yin, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 15302.

[101] H. Qian, S. Li, S.-W. Hsu, C.-F. Chen, F. Tian, A. R. Tao, Z. Liu, Nat. Commun. 2021, 12, 3111.

[102] V. I. Belotelov, I. A. Akimov, M. Pohl, V. A. Kotov, S. Kasture, A. S. Vengurlekar, A. V. Gopal, D. R. Yakovlev, A. K. Zvezdin, M. Bayer, Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 370.

[103] Z. Li, Q. Fan, C. Wu, Y. Li, C. Cheng, Y. Yin, Nano Lett. 2020, 20, 8242.

[104] C. Wu, Q. Fan, W. Wu, T. Liang, Y. Liu, H. Yu, Y. Yin, Nano Lett. 2023, 23, 1981.

[105] T. Ding, D. Sigle, L. Zhang, J. Mertens, B. de Nijs, J. Baumberg, ACS Nano 2015, 9, 6110.

[106] C. Lumdee, S. Toroghi, P. G. Kik, ACS Nano 2012, 6, 6301.

[107] D. Li, J. Huang, R. B. Kaner, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 135.

[108] W. Lu, N. Jiang, J. Wang, Adv. Mater. 2017, 29, 1604862.

[109] Z. Li, J. Jin, F. Yang, N. Song, Y. Yin, Nat. Commun. 2020, 11, 2883.

[110] M. G. Millyard, F. Min Huang, R. White, E. Spigone, J. Kivioja, J. J. Baumberg, Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 073101.

[111] F. M. Huang, D. Wilding, J. D. Speed, A. E. Russell, P. N. Bartlett, J. J. Baumberg, Nano Lett. 2011, 11, 1221.

[112] M. Charconnet, C. Kuttner, J. Plou, J. L. García-Pomar, A. Mihi, L. M. Liz-Marzán, A. Seifert, Small Methods 2021, 5, 2100453.

[113] Y. H. Lee, W. Shi, H. K. Lee, R. Jiang, I. Y. Phang, Y. Cui, L. Isa, Y. Yang, J. Wang, S. Li, X. Y. Ling, Nat. Commun. 2015, 6, 6990.

[114] X. Han, Y. Liu, Y. Yin, Nano Lett. 2014, 14, 2466.

[115] T. Ding, J. Mertens, A. Lombardi, O. A. Scherman, J. J. Baumberg, ACS Photonics 2017, 4, 1453.

[116] Y. Wang, S. Wang, S. Zhang, O. A. Scherman, J. J. Baumberg, T. Ding, H. Xu, Nano Res. 2018, 11, 6384.

[117] Y. Long, S. Wang, Y. Wang, Y. Qiao, T. Ding, J. Mater. Chem. C 2020, 8, 16198.

[118] Y. Long, S. Wang, Y. Wang, F. Deng, T. Ding, J. Phys. Chem. C 2020, 124, 19212.

[119] Z. Ye, C. Chen, L. Cao, Z. Cai, C. Xu, H.-I. Kim, J. P. Giraldo, A. G. Kanaras, Y. Yin, Angew. Chem., Int. Ed. 2024, 63, e202408020.

[120] F. Deng, J. Feng, T. Ding, ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 42580.

[121] M.-Q. Zhu, L.-Q. Wang, G. J. Exarhos, A. D. Q. Li, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2656.

[122] S. Carregal-Romero, N. J. Buurma, J. Pérez-Juste, L. M. Liz-Marzán, P. Hervés, Chem. Mater. 2010, 22, 3051.

[123] R. A. Álvarez-Puebla, R. Contreras-Cáceres, I. Pastoriza-Santos, J. Pérez-Juste, L. M. Liz-Marzán, Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 138.

[124] F. Deng, J. Xiang, S. Wang, X. Wang, H. Hu, Z. Liu, T. Ding, Adv. Mater. Interfaces 2022, 9, 2101837.

[125] C. Zhang, F. Deng, W. Xiong, X. Wang, S. Yuan, T. Ding, J. Colloid Interface Sci. 2021, 584, 789.

[126] C. Yu, S. Mutlu, P. Selvaganapathy, C. H. Mastrangelo, F. Svec, J. M. J. Fréchet, Anal. Chem. 2003, 75, 1958.

[127] T. Liyanage, M. Nagaraju, M. Johnson, B. B. Muhoberac, R. Sardar, Nano Lett. 2020, 20, 192.

[128] V. A. Turek, R. Chikkaraddy, S. Cormier, B. Stockham, T. Ding, U. F. Keyser, J. J. Baumberg, Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1706410.

[129] T. Ding, V. K. Valev, A. R. Salmon, C. J. Forman, S. K. Smoukov, O. A. Scherman, D. Frenkel, J. J. Baumberg, Proc. Natl. Acad. Sci. 2016, 113, 5503.

[130] A. Mourran, H. Zhang, R. Vinokur, M. Möller, Adv. Mater. 2017, 29, 1604825.

[131] J. Yang, X. Wang, Y. Sun, B. Chen, F. Hu, C. Guo, T. Yang, Biosensors 2023, 13, 29.

[132] E. M. Materón, F. R. Gómez, M. B. Almeida, F. M. Shimizu, A. Wong, K. B. R. Teodoro, F. S. R. Silva, M. J. A. Lima, M. K. S. C. Angelim, M. E. Melendez, N. Porras, P. M. Vieira, D. S. Correa, E. Carrilho, O. N. Oliveira, Jr., R. B. Azevedo, D. Goncalves, ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 54527.

[133] M. Ghamsari, N. Fahimi-Kashani, M. R Hormozi-Nezhad, ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 26081.

[134] A. Kuzyk, R. Schreiber, H. Zhang, A. O. Govorov, T. Liedl, N. Liu, Nat. Mater. 2014, 13, 862.

[135] L. D’Eramo, B. Chollet, M. Leman, E. Martwong, M. Li, H. Geisler, J. Dupire, M. Kerdraon, C. Vergne, F. Monti, Y. Tran, P. Tabeling, Microsyst. Nanoeng. 2018, 4, 17069.

[136] S. Cormier, T. Ding, V. Turek, J. J. Baumberg, Adv. Opt. Mater. 2018, 6, 1701281.

[137] V. A. Turek, S. Cormier, B. Sierra-Martin, U. F. Keyser, T. Ding, J. J. Baumberg, Adv. Opt. Mater. 2018, 6, 1701270.

[138] F. Deng, J. Chen, J. Xiang, Y. Li, Y. Qiao, Z. Liu, T. Ding, Research 2023, 6, 0020.

[139] T. Ding, C. Rüttiger, X. Zheng, F. Benz, H. Ohadi, G. A. E. Vandenbosch, V. V. Moshchalkov, M. Gallei, J. J. Baumberg, Adv. Opt. Mater. 2016, 4, 877.

[140] J. Gao, Y. Tang, D. Martella, J. Guo, D. S. Wiersma, Q. Li, Responsive Mater. 2023, 1, e20230008.

[141] Q. Li, L. Chen, H. Xu, Z. Liu, H. Wei, ACS Photonics 2019, 6, 2133.

[142] S. J. P Kress, J. Cui, P. Rohner, D. K. Kim, F. V. Antolinez, K.-A. Zaininger, S. V. Jayanti, P. Richner, K. M. McPeak, D. Poulikakos, D. J. Norris, Sci. Adv. 2017, 3, e1700688.

[143] A. Kazemi Moridani, R. Zando, W. Xie, I. Howell, J. J. Watkins, J.-H. Lee, Adv. Opt. Mater. 2017, 5, 1600993.

[144] Z. Chai, X. Hu, H. Yang, Q. Gong, Nanophotonics 2017, 6, 329.

[145] T. Ellenbogen, K. Seo, K. B. Crozier, Nano Lett. 2012, 12, 1026.

[146] X. Duan, S. Kamin, N. Liu, Nat. Commun. 2017, 8, 14606.

[147] J. Feldmann, M. Stegmaier, N. Gruhler, C. Ríos, H. Bhaskaran, C. D. Wright, W. H. P. Pernice, Nat. Commun. 2017, 8, 1256.

[148] C. Haffner, D. Chelladurai, Y. Fedoryshyn, A. Josten, B. Baeuerle, W. Heni, T. Watanabe, T. Cui, B. Cheng, S. Saha, D. L. Elder, L. R. Dalton, A. Boltasseva, V. M. Shalaev, N. Kinsey, J. Leuthold, Nature 2018, 556, 483.

[149] Y. Zhang, C. Fowler, J. Liang, B. Azhar, M. Y. Shalaginov, S. Deckoff-Jones, S. An, J. B. Chou, C. M. Roberts, V. Liberman, M. Kang, C. Ríos, K. A. Richardson, C. Rivero-Baleine, T. Gu, H. Zhang, J. Hu, Nat. Nanotechnol. 2021, 16, 661.

[150] T. Xu, E. C. Walter, A. Agrawal, C. Bohn, J. Velmurugan, W. Zhu, H. J. Lezec, A. A. Talin, Nat. Commun. 2016, 7, 10479.

[151] R. Kaissner, J. Li, W. Lu, X. Li, F. Neubrech, J. Wang, N. Liu, Sci. Adv. 2021, 7, eabd9450.

[152] J. Yao, X. Feng, T. Zhang, F. Chen, Z. Zhang, H. Zheng, T. Zhai, T. Ding, InfoMat 2024, 6, e12548.

[153] A. Moreau, C. Ciracì, J. J. Mock, R. T. Hill, Q. Wang, B. J. Wiley, A. Chilkoti, D. R. Smith, Nature 2012, 492, 86.

[154] M.-H. Lin, H.-Y. Chen, S. Gwo, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11259.

[155] C. Matricardi, C. Hanske, J. L Garcia-Pomar, J. Langer, A. Mihi, L. M. Liz-Marzán, ACS Nano 2018, 12, 8531.

[156] A. T. Fafarman, S.-H. Hong, H. Caglayan, X. Ye, B. T. Diroll, T. Paik, N. Engheta, C. B. Murray, C. R. Kagan, Nano Lett. 2013, 13, 350.

[157] Y. Xiong, R. Chikkaraddy, C. Readman, S. Hu, K. Xiong, J. Peng, Q. Lin, J. J. Baumberg, Light: Sci. Appl. 2024, 13, 3.

[158] C. Zhang, D. Li, G. Zhang, X. Wang, L. Mao, Q. Gan, T. Ding, H. Xu, Sci. Adv. 2022, 8, eabj9752.

[159] Y. Lu, H. Cheng, G.-C. Li, F. Han, C. Jiang, T. W. Lo, D. Lei, P. S. Francis, Y. Zheng, Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2201372.

[160] G.-C. Li, Q. Zhang, S. A. Maier, D. Lei, Nanophotonics 2018, 7, 1865.

[161] T. Ding, J. Mertens, D. O. Sigle, J. J. Baumberg, Adv. Mater. 2015, 27, 6457.

[162] Y. Meng, Q. Zhang, D. Lei, Y. Li, S. Li, Z. Liu, W. Xie, C. W. Leung, Laser Photonics Rev. 2020, 14, 2000068.

[163] S. Chen, P. Li, C. Zhang, W. Wu, G. Zhou, C. Zhang, S. Weng, T. Ding, D.-Y. Wu, L. Yang, Nano Lett. 2023, 23, 5445.

[164] H. Ma, S.-Q. Pan, W.-L. Wang, X. Yue, X.-H. Xi, S. Yan, D.-Y. Wu, X. Wang, G. Liu, B. Ren, ACS Nano 2024, 18, 14000.

[165] C. Zhan, X.-J. Chen, J. Yi, J.-F. Li, D.-Y. Wu, Z.-Q. Tian, Nat. Rev. Chem. 2018, 2, 216.

[166] D. Wright, Q. Lin, D. Berta, T. Földes, A. Wagner, J. Griffiths, C. Readman, E. Rosta, E. Reisner, J. J. Baumberg, Nat. Catal. 2021, 4, 157.

[167] C. Zong, M. Xu, L.-J. Xu, T. Wei, X. Ma, X.-S. Zheng, R. Hu, B. Ren, Chem. Rev. 2018, 118, 4946.

[168] J. Langer, D. Jimenez de Aberasturi, J. Aizpurua, R. A Alvarez-Puebla, B. Auguié, J. J. Baumberg, G. C. Bazan, S. E. J. Bell, A. Boisen, A. G. Brolo, J. Choo, D. Cialla-May, V. Deckert, L. Fabris, K. Faulds, F. J. García de Abajo, R. Goodacre, D. Graham, A. J. Haes, C. L. Haynes, C. Huck, T. Itoh, M. Käll, J. Kneipp, N. A. Kotov, H. Kuang, E. C. Le Ru, H. K. Lee, J.-F. Li, X. Y. Ling, S. A. Maier, T. Mayerhöfer, M. Moskovits, K. Murakoshi, J.-M. Nam, S. Nie, Y. Ozaki, I. Pastoriza-Santos, J. Perez-Juste, J. Popp, A. Pucci, S. Reich, B. Ren, G. C. Schatz, T. Shegai, S. Schlücker, L.-L. Tay, K. G. Thomas, Z.-Q. Tian, R. P. Van Duyne, T. Vo-Dinh, Y. Wang, K. A. Willets, C. Xu, H. Xu, Y. Xu, Y. S. Yamamoto, B. Zhao, L. M. Liz-Marzán, ACS Nano 2020, 14, 28.

[169] X. Dai, W. Fu, H. Chi, V. S. D. Mesias, H. Zhu, C. W. Leung, W. Liu, J. Huang, Nat. Commun. 2021, 12, 1292.

[170] D. Kos, G. Di Martino, A. Boehmke, B. de Nijs, D. Berta, T. Földes, S. Sangtarash, E. Rosta, H. Sadeghi, J. J. Baumberg, Nat. Commun. 2020, 11, 5905.

[171] L. A. Jakob, W. M. Deacon, Y. Zhang, B. de Nijs, E. Pavlenko, S. Hu, C. Carnegie, T. Neuman, R. Esteban, J. Aizpurua, J. J. Baumberg, Nat. Commun. 2023, 14, 3291.

[172] Y. Zheng, A. H. Soeriyadi, L. Rosa, S. H. Ng, U. Bach, J. Justin Gooding, Nat. Commun. 2015, 6, 8797.

[173] M. L. Brongersma, V. M. Shalaev, Science 2010, 328, 440.

[174] S. Y. Kim, S. U. Park, X. Z. Li, S. J. Kim, S. H. An, Jpn. J. Appl. Phys. 2006, 45, 1390.

[175] A. V. Kolobov, P. Fons, A. I. Frenkel, A. L. Ankudinov, J. Tominaga, T. Uruga, Nat. Mater. 2004, 3, 703.

[176] A. M. Boyce, J. W. Stewart, J. Avila, Q. Shen, S. Zhang, V. D. Wheeler, M. H. Mikkelsen, Nano Lett. 2022, 22, 3525.

[177] J. Rensberg, S. Zhang, Y. Zhou, A. S. McLeod, C. Schwarz, M. Goldflam, M. Liu, J. Kerbusch, R. Nawrodt, S. Ramanathan, D. N. Basov, F. Capasso, C. Ronning, M. A. Kats, Nano Lett. 2016, 16, 1050.

[178] N. Farmakidis, N. Youngblood, X. Li, J. Tan, J. L. Swett, Z. Cheng, C. D. Wright, W. H. P. Pernice, H. Bhaskaran, Sci. Adv. 2019, 5, eaaw2687.

[179] B. Gholipour, J. Zhang, K. F. MacDonald, D. W. Hewak, N. I. Zheludev, Adv. Mater. 2013, 25, 3050.

[180] R. R. Ghosh, A. Dhawan, Sci. Rep. 2021, 11, 18811.

[181] C. Ríos, M. Stegmaier, P. Hosseini, D. Wang, T. Scherer, C. D. Wright, H. Bhaskaran, W. H. P. Pernice, Nat. Photonics 2015, 9, 725.

[182] Y. Wang, P. Landreman, D. Schoen, K. Okabe, A. Marshall, U. Celano, H. S. P. Wong, J. Park, M. L. Brongersma, Nat. Nanotechnol. 2021, 16, 667.

[183] A. Biswas, P. Cencillo-Abad, M. W. Shabbir, M. Karmakar, D. Chanda, Sci. Adv. 2024, 10, eadk2560.

[184] C. Zhang, H. Hu, C. Ma, Y. Li, X. Wang, D. Li, A. Movsesyan, Z. Wang, A. Govorov, Q. Gan, T. Ding, Nat. Commun. 2024, 15, 2.

[185] X. Lu, X. Wang, S. Wang, T. Ding, Nat. Commun. 2023, 14, 1422.

[186] Y. Tan, X. Lu, T. Ding, ACS Sens. 2024, 9, 3290.

[187] J. Liu, Z.-P. Song, L.-Y. Sun, B.-X. Li, Y.-Q. Lu, Q. Li, Responsive Mater. 2023, 1, e20230005.

[188] W. Li, Z. J. Coppens, L. V. Besteiro, W. Wang, A. O. Govorov, J. Valentine, Nat. Commun. 2015, 6, 8379.

[189] Z. He, X. Cheng, Z. Wang, W. Zhang, Responsive Mater. 2024, 2, e20240010.

[190] Y. Liu, T. Perera, Q. Shi, Z. Yong, S. Mallawaarachchi, B. Fan, J. A.-T. Walker, C. J. Lupton, S. H. Thang, M. Premaratne, W. Cheng, Nanoscale 2022, 14, 4292.

[191] X. Yin, M. Schäferling, A.-K. U. Michel, A. Tittl, M. Wuttig, T. Taubner, H. Giessen, Nano Lett. 2015, 15, 4255.

[192] X. Duan, S. Kamin, F. Sterl, H. Giessen, N. Liu, Nano Lett. 2016, 16, 1462.

[193] W. Zhao, W. Zhang, R.-Y. Wang, Y. Ji, X. Wu, X. Zhang, Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1900587.

[194] K. Morisawa, T. Ishida, T. Tatsuma, ACS Nano 2020, 14, 3603.

[195] Z. Li, Q. Fan, Z. Ye, C. Wu, Z. Wang, Y. Yin, Science 2023, 380, 1384.

[196] S. Zhang, J. Zhou, Y.-S. Park, J. Rho, R. Singh, S. Nam, A. K. Azad, H.-T. Chen, X. Yin, A. J. Taylor, X. Zhang, Nat. Commun. 2012, 3, 942.

[197] R. M. Kim, J.-H. Huh, S. Yoo, T. G. Kim, C. Kim, H. Kim, J. H. Han, N. H. Cho, Y.-C. Lim, S. W. Im, E. Im, J. R. Jeong, M. H. Lee, T.-Y. Yoon, H.-Y. Lee, Q. H. Park, S. Lee, K. T. Nam, Nature 2022, 612, 470.

[198] J. Zheng, C. Boukouvala, G. R. Lewis, Y. Ma, Y. Chen, E. Ringe, L. Shao, Z. Huang, J. Wang, Nat. Commun. 2023, 14, 3783.

[199] A. Kuzyk, Y. Yang, X. Duan, S. Stoll, A. O. Govorov, H. Sugiyama, M. Endo, N. Liu, Nat. Commun. 2016, 7, 10591.

[200] X. Lu, X. Wang, Y. Liu, T. Ding, Proc. Natl. Acad. Sci. 2023, 120, e2216627120.

[201] T. Ding, K. Song, K. Clays, C.-H. Tung, Adv. Mater. 2009, 21, 1936.

[202] T. Ding, K. Song, K. Clays, C.-H. Tung, Langmuir 2010, 26, 4535.

[203] M. Wang, L. He, W. Xu, X. Wang, Y. Yin, Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 7077.

[204] Y. Li, S. Lin, C. Zhang, Y. Chen, S. Zhou, L. Wang, S. Chen, T. Ding, J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 28739.

[205] N. H. Cho, A. Guerrero-Martínez, J. Ma, S. Bals, N. A. Kotov, L. M. Liz-Marzán, K. T. Nam, Nat. Rev. Bioeng. 2023, 1, 88.

[206] Y. Zhang, S. Yu, B. Han, Y. Zhou, X. Zhang, X. Gao, Z. Tang, Matter 2022, 5, 837.

[207] F. Furlan, J. M Moreno-Naranjo, N. Gasparini, S. Feldmann, J. Wade, M. J. Fuchter, Nat. Photonics 2024, 18, 658.

RIGHTS & PERMISSIONS

2024 The Author(s). Responsive Materials published by John Wiley & Sons Australia, Ltd on behalf of Southeast University.