Cấu trúc CWP được biết đến như là một “nguyên tử meta từ” (magnetic meta-atom) dùng để tạo ra độ từ thẩm âm. Mặc dù vậy, bên cạnh cộng hưởng từ, các cấu trúc CWP cũng thể hiện một cộng hưởng điện nằm ở tần số khác [6]. Trên quan điểm mô hình lai hóa, hai cộng hưởng trên là kết quả của sự lai hóa giữa hai cấu trúc cộng hưởng trên hai thanh CW đơn lẻ và được đưa ra trên hình 1.11. Trong trường hợp này, cấu trúc CWP bao gồm hai thanh CW kim loại cách nhau bởi một lớp điện môi. Mỗi thanh CW có một mode cộng hưởng plasmon với tần số riêng |ω > và |ω >, chúng bằng nhau trong trường hợp hai thanh hoàn toàn
giống nhau về tham số hình học và điều kiện phân cực của sóng điện từ chiếu đến. Trong một hệ CWP gồm hai thanh kim loại ở khoảng cách gần, sự tương tác plasmon giữa hai thanh sẽ mạnh hơn dẫn tới sự suy biến của các mode cộng hưởng riêng và tách thành 2 mode cộng hưởng plasmon mới.
(a) ( b) (c)
Hình 1.11.(a)Cấu trúc CWP, (b) giản đồ lai hóa, (c) phổ truyền qua của cấu trúc một CW và một cặp CW ( CWP) [8]
Hình 1.12. Phân bố của điện trường và từ trường tương ứng với cộng hưởng a), b) đối xứng và c), d) bất đối xứng của cấu trúc CWP có hai thanh bằng
Mode ứng với sự phân bố trường đối xứng trong không gian gọi là mode đối xứng, có một tần số riêng |ω+>. Ngược lại, mode bất đối xứng ứng với sự phân bố bất đối xứng của trường có tần số riêng |ω->. Mode bất đối xứng |ω-> được cảm ứng bởi lực hút sinh ra do các dao động ngược pha của các điện tích nên nó sẽ nằm ở mức năng lượng thấp hơn, còn các mode đối xứng |ω+> ứng với lực đẩy do các dao động cùng pha và nó sẽ nằm ở mức năng lượng cao hơn. Sự tách tần số riêng trong hệ của hai thanh kim loại có thể quan sát trong phổ truyền qua của một đơn lớp CWP nơi có hai cực tiểu tương ứng với sự kích thích của mode đối xứng |ω+> và mode bất đối xứng |ω-> (Quan sát hình 1.11(c) có hai đỉnh ứng với đường màu xanh). Ngược lại, phổ của một thanh kim loại được trình bày trong hình 1.11(c), đường màu đỏ tương ứng với một cực tiểu của mode cộng hưởng riêng.
Để hiểu rõ hơn bản chất của hai mode này, sự phân bố của điện trường và từ trường tại các tần số của cộng hưởng đối xứng và bất đối xứng hai thanh được trình bày trong hình 1.12(a)-(d) [9]. Trong cộng hưởng đối xứng, điện trường phân bố (hình 1.12(a)) tương ứng với hai dao động lưỡng cực cùng pha. Do đó, mode đối xứng liên quan với một momen lưỡng cực điện mạnh, ngoài ra momen từ tại tâm của hệ bằng 0 (hình 1.12(b)). Như vậy, có thể thấy rằng mode đối xứng chính là cộng hưởng điện có thể tạo ra độ điện thẩm âm. Ngược lại, sự phân bố của điện trường trong cộng hưởng bất đối xứng tương ứng với một dao động lưỡng cực ngược pha (hình 1.12(c)). Từ giản đồ cho từ trường, chúng ta có thể quan sát từ trường tập trung tại tâm của hệ trong cộng hưởng bất đối xứng (hình 1.12(d)). Do đó, mode bất đối xứng là cộng hưởng từ có thể tạo ra độ từ thẩm âm.