在Dicke有關超輻射(superradiance)開創性研究的七十年後，我們揭示了一種新型態的超輻射現象，該現象發生於分子聚集體(molecular aggregates)與表面電漿子‑電磁極化子(surface plasmon polaritons)偶合時，其集體放光速率的增強顯著超越了著名的「Dicke’s N倍定律」。為了探究這一現象，我們推導出一個適用於任意介電環境中的超輻射速率解析表達式，揭示出超輻射速率的增強可以大致歸因於兩個因素：「偶極增強(dipole enhancement)」和「譜增強(spectral enhancement)」。其中，偶極增強與經典的真空中超輻射速率增強機制一致；而譜增強則是本研究中引入的新概念，它解釋了在介電環境中觀察到的巨大超輻射現象。此外，我們也強調了分子間偶極-偶極交互作用(intermolecular dipole-dipole interactions)在這種異常超輻射增強中所扮演的關鍵角色。本研究為在介電環境中探索分子聚集體的超輻射現象開闢了新的研究方向，並提供了一種操控分子層級放光的新方法，在開發高效率發光裝置方面具有潛在的應用前景。
圖一、分子聚集體與表面電漿子‑電磁極化子耦合時的超輻射速率增強。