Magnetic states and ferromagnetic resonance in geometrically frustrated arrays of multilayer ferromagnetic nanoparticles ordered on triangular lattices
我们提出了一个理论研究的静磁相互作用效应的几何阻挫阵列的各向异性多层铁磁纳米粒子排列在不同的空间配置系统与三角对称。我们表明，层间静磁相互作用显着扩大的机会，创造磁阻挫系统。讨论了静磁相互作用在磁化反转过程中的作用以及控制这类系统铁磁共振谱的可能性。
2014-02-04 cond-mat.mes-hall
Magnetotransport in Fe3O4 nanoparticle arrays dominated by non-collinear surface spins
研究了单分散磁铁矿纳米颗粒阵列中的磁输运随退火温度的变化。随着粒子间距的减小，电荷输运机制从热辅助粒子间隧穿转变为粒子内Fe位之间的跳跃。尽管存在这种差异，但作为场的函数的磁阻（MR）表现出由非共线表面自旋主导的普遍存在的行为。所有MR作为场的函数可以通过Langevin函数精确拟合。
2021-10-10 cond-mat.mes-hall
Absence of scaling in transport through two-dimensional nanoparticle arrays
我们分析了无序二维纳米颗粒阵列中的输运。我们发现，常用的标度假设来拟合的I-V曲线并不能描述这些系统中的电子输运。相反，接近阈值电压V_T时，电流线性地依赖于（V-V_T）。这种线性行为在（V-V_T）中至少观察了50年。将较大电压下的I-V曲线拟合到缩放幂律I \propto（V/V_T-1）^n导致拟合参数取决于所使用的电压范围和V_T的错误值。我们的研究结果迫切需要改变过去二十年中使用的无序纳米颗粒阵列中的电子输运的图片。
2010-11-02 cond-mat.mes-hall
Observation of field emission from GeSn nanoparticles epitaxially grown on silicon nanopillar arrays
我们应用分子束外延生长锗锡纳米粒子上的Si纳米柱图案化到p型硅晶片。我们使用X-射线光电子能谱学来确认由于部分Sn偏析以及表面Ge氧化物的存在而导致的纳米颗粒表面的金属行为。我们报道了稳定的场发射电流从GeSn纳米粒子的观察。我们证明，可以通过防止GeSn纳米颗粒氧化或通过电应力破坏氧化层来增强场发射。最后，我们表明，GeSn/p-Si结具有整流行为。
2016-08-08 cond-mat.mes-hall
On-demand assembly of optically-levitated nanoparticle arrays in vacuum
实现大尺度完全可控量子系统是当前物理学研究中的一个具有挑战性的课题，具有广泛的应用前景。真空光镊中的超冷原子和分子阵列已被用于量子模拟、量子精密测量和量子计算。近年来，真空中单个光悬浮纳米粒子质心运动的量子基态冷却被证实，为研究宏观量子力学和精密测量提供了前所未有的机会。在这项工作中，我们创建了一个可重构的光悬浮纳米粒子阵列在真空中。我们的光悬浮纳米颗粒阵列允许完全控制单个纳米颗粒，以形成任意图案并检测它们的运动。作为一个具体的例子，我们选择了两个纳米粒子没有旋转信号的阵列合成纳米哑铃原位合并到一个陷阱。原位合成的纳米哑铃可以旋转超过1 GHz。我们的工作为研究宏观多体物理提供了一个新的平台。
2022-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Designable electron transport features in one-dimensional arrays of metallic nanoparticles: Monte Carlo study of the relation between shape and transport
我们研究了金属纳米颗粒线性阵列中的电流和散粒噪声，并明确考虑了它们的离散电子光谱。声子辅助隧穿和耗散效应的单个纳米粒子被纳入以及。电容矩阵，它确定了经典的库仑相互作用的电容模型内的数值计算从一个现实的几何形状。一个自适应的Monte Carlo算法，使我们能够模拟半经典框架内的单电子输运性质的系统的大小。我们提出了几种与几何形状和单电子能级间距有关的效应，例如负微分电导（NDC）效应。因此，这些效应可以通过选择纳米颗粒的尺寸和排列来设计。
2005-06-13 cond-mat.mes-hall
Lifetimes of Confined Optical Phonons and the Shape of a Raman Peak in Disordered Nanoparticles: I. Analytical Treatment
通过发展无序致光振动本征模展宽理论，实现了非极性晶体纳米粉末拉曼光谱的微观描述。对这个问题进行了分析处理，并将线形和宽度确定为声子量子数、纳米颗粒形状、尺寸和无序强度的函数。结果被发现是强烈依赖于加宽线是分开的，或者它是与其他线的光谱重叠。详细研究了三种无序模型，即弱点状杂质、弱光滑随机势和强稀有杂质。研究了形成声子-杂质束缚态的可能性。
2020-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable plasmon polaritons in arrays of interacting metallic nanoparticles
我们考虑一个简单的立方体阵列的金属纳米粒子支持扩展的集体等离子体激元，产生于近场偶极相互作用之间的局部表面等离子体激元在每个纳米粒子。我们开发了一个充分的分析量子理论的强耦合制度之间的这些集体等离子体激元和光子导致等离子体激元的纳米粒子阵列。值得注意的是，我们表明，极化激元带隙和超材料的介电函数可以显着调制光的偏振。我们揭示了等离子体超材料中的这种各向异性行为是如何通过纳米颗粒之间的偶极相互作用来介导的，尽管底层晶格是对称的。因此，我们的研究结果铺平了道路，实现可调谐量子等离子体超材料呈现相互作用驱动的双折射。
2015-01-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Order-disorder phase change in embedded Si nano-particles
我们研究了尺寸在0.8和1.8 nm之间的非晶与结晶纳米颗粒的相对稳定性。我们发现，与体相系统不同，在低温下，小纳米颗粒是无定形的，在高温下，它们经历无定形到结晶的相变。相反，大的纳米颗粒恢复块体状行为：在低T下结晶，在高T下无定形。我们还研究了晶体纳米颗粒的结构，提供了证据表明它们是由无序外围包围的有序核心形成的。此外，我们还提供了证据表明，晶体核心的结构的细节取决于纳米颗粒的大小
2011-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Robustness of the magnetoresistance of nanoparticle arrays
最近的研究发现，纳米颗粒阵列中的自旋积累和库仑阻塞之间的相互作用导致峰值I-V和隧穿磁电阻（TMR）曲线以及巨大的TMR值。我们分析了这些效应是如何受到电极的极化不对称性，阵列的维数，温度，电阻或电荷无序和长程相互作用的影响。我们发现，TMR的幅度和电压依赖性不改变与阵列的维数或结电阻无序的存在。电极中的不同极化修改I-V和TMR曲线中的峰形，但不修改它们的数量级。增加相互作用的温度或长度在一定程度上减小了峰的大小，这是由于长程相互作用在较长阵列中较小而导致的减小。应避免电荷无序以观察大的TMR值。
2010-12-17 cond-mat.mes-hall
Structural and magnetic characterization of self-assembled iron oxide nanoparticle arrays
我们报告了自组装磁性纳米颗粒阵列的结构和磁学特性。采用热分解法合成了粒径为20 nm的单分散氧化铁纳米粒子。将纳米颗粒悬浮液旋涂在Si衬底上以实现颗粒的自组织阵列，随后在各种条件下退火。通过X射线衍射、亮场和暗场高分辨透射电子显微镜（HRTEM）对样品进行了表征。的结构分析相比，超导干涉装置（SQUID）磁强计的磁行为的调查。我们可以识别多相FeO/g-Fe_2 O_3或多相FeO/Fe_3O_4纳米颗粒。FeO/g-Fe_2 O_3系统显示出明显的交换偏置效应，这解释了该系统获得的特殊磁化数据。
2010-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zero-temperature spin-glass freezing in self-organized arrays of Co nanoparticles
我们研究，通过磁化率和磁老化实验，在Co纳米粒子阵列的玻璃态磁动力学的性质，自组织在N层从N=1（二维极限）到N=20（三维极限）。我们发现，在这两个限制测量的磁响应之间没有质的差异，尽管没有自旋玻璃相预计在T=0以上的二维。更具体地说，对于二维和三维阵列来说，通常与该阶段相关的所有现象（临界减慢、低于阻塞温度的场冷磁化的平坦化以及老化引起的磁记忆）在性质上看起来是相同的。激活的标度律，这是典型的系统在零温度下经历相变帐户以及所有样品的直流和交流的临界减速。我们的数据还表明，动态磁相关实现老化的纳米粒子阵列低于其超顺磁性阻断温度主要延伸到最近的邻居。我们的实验表明，这些纳米颗粒阵列的玻璃态磁动力学与零温度自旋玻璃转变。
2011-03-23 cond-mat.mes-hall
Analytical study of the plasmonic modes of metal nanoparticle circular array
我们分析了金属纳米颗粒圆形阵列的等离子体模式。给出了本征模问题的封闭形式解。对于每一个极化，等离子体模式与最高的质量被发现是一个反相模式。我们发现，在辐射损失的显着抑制可以理解为在辐射线宽的偶极辐射项的取消。剩余的有限辐射线宽随着粒子数的增加而指数减小。
2007-12-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Effects of bond disorder and surface amorphization on optical phonon lifetimes and Raman peak shape in crystalline nanoparticles
从解析和数值两个方面研究了纳米粒子中的光学声子与原子间键的随机性。对于弱稀无序两个定性不同的制度，观察到分离和重叠的水平，类似的情况下，随机原子质量的调查。在更强和/或更密集的无序下，颗粒变得基本上不均匀，从而构成描述非晶相的极小模型，其中振动模式的图像变得更微妙。我们在这里集中在实验相关的情况下，位于粒子表面附近的强无序，并制定核壳模型，旨在描述粒子表面非晶化的普遍现象。我们观察到一种特殊的效应，体积光学声子“排斥”从无序壳层。它导致拉曼光谱的形式是来自纯粒子核的量子化模式的窄的良好分辨的峰（由于其有效的较小尺寸而红移）和来自主要位于主拉曼峰右侧的无序壳的噪声背景信号的组合。
2021-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological states in disordered arrays of dielectric nanoparticles
我们研究了共振介质纳米颗粒拓扑锯齿阵列中光的局域边缘态的无序和拓扑之间的相互作用。我们通过缠绕数来表征拓扑性质，缠绕数取决于阵列中纳米颗粒之间的锯齿角和间距。对于等间距阵列，该系统可能有两个值的缠绕数$ν=0$或$1$，它表明本地化的边缘，即使在存在的障碍，与实验观察有限长度的纳米盘结构。对于交错间距阵列，系统具有丰富的拓扑相位，其特征在于缠绕数$ν=0$、$1$或$2$，这些缠绕数取决于平均锯齿角和无序强度。与等间距锯齿形阵列形成鲜明对比的是，交错间距阵列揭示了由角度无序引起的两种类型的拓扑相变，（i）$ν= 0 \leftrightarrow ν= 1$和（ii）$ν= 1 \leftrightarrow ν= 2$。更重要的是，交错间距阵列的频谱可能仍然间隙，即使在一个强的无序的情况下。
2020-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Huge enhancement of the magnetoresistance in nanoparticle arrays
我们发现，充电效应和非平衡自旋积累之间的相互作用有一个显着的效果，通过一个阵列的纳米结构连接到铁磁电极的电流。作为偏置电压的函数的电流中的大的振荡显示为电极的磁化的平行取向。这些振荡起源于通过阵列的自旋势的不均匀性，并且与自旋累积中的振荡相关。在反平行取向下，自旋势是均匀的，不出现振荡，这种灵敏度使得隧穿磁电阻比单岛情况下大大增强，为提高纳米器件的自旋响应开辟了新的途径。
2010-10-06 cond-mat.mes-hall
Conduction of DNA molecules attached to a disconnected array of metallic Ga nanoparticles
我们研究了$λ$ DNA分子在宽温度范围内的导电性。狭缝在DNA沉积之前是绝缘的，但含有金属Ga纳米颗粒，这是聚焦离子束蚀刻的结果。当这些纳米粒子是超导的，我们发现它们可以通过DNA分子诱导超导性，即使主电极是非超导的。这些结果表明，微小的金属颗粒可以很容易地将载流子转移到附着的DNA分子上，并提供了一个可能的和解，这是以前关于DNA分子可以导电的长度的明显矛盾的实验结果。
2010-11-01 cond-mat.mes-hall
Coupling and Guided Propagation along Parallel Chains of Plasmonic Nanoparticles
在这里，扩展我们以前的工作在这个问题上，我们推导出一个动态的封闭形式的色散关系，严格分析导波传播沿耦合平行线性阵列的等离子体纳米粒子，操作为光学“双线”波导。与纳米颗粒的线性阵列相比，我们的研究结果表明，这些波导可以支持更长的传播长度和更多的限制光束，在较低的频率下类似于传输线段。我们的公式充分考虑了构成平行阵列的无限数量的纳米颗粒之间的整个动态相互作用，还考虑了实际存在的损耗和所涉及的等离子体材料的频率色散，为表征这种几何形状的引导特性提供了进一步的物理见解。
2010-08-30 cond-mat.mes-hall
Elimination of Extreme Boundary Scattering via Polymer Thermal Bridging in Silica Nanoparticle Packings: Implications for Thermal Management
我们对纳米晶系统中热传输的理解的最新进展负责将新技术集成到先进的能源系统中，包括热电制冷系统和可再生能源平台。然而，有一点了解的热能传输机制，管理无序纳米复合材料的热性能。在这项工作中，我们探讨了热传输机制在无序包装的无定形纳米粒子与和没有填充的间隙的聚合物，以量化的影响，在纳米粒子的边缘引入的热边界散射在一个已经无定形的系统和最小的热导率近似的上下文中。通过将修改的最小热导率模型拟合到从80 K到300 K的热导率的温度依赖性测量，我们发现间隙聚合物{ \it消除}无序纳米颗粒填充中的边界散射，这令人惊讶地导致无序纳米颗粒薄膜复合物的总热导率的{ \it增加}。这与我们对有效介质理论的预期和我们对最小导热系数极限的理解相反。相反，我们发现，一个僵硬的填隙材料提高了通过纳米粒子边界的热传输，提高无序纳米粒子包装的热性能。我们希望这些结果提供洞察无序固体，表现出已经低的热导率，通过使用纳米结构和振动热桥接的热性能的可调性。
2019-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Non-Hermitian physics of levitated nanoparticle array
该研究受双悬浮纳米颗粒可实现可调非互易偶极相互作用的启发，提出悬浮纳米颗粒阵列作为非厄米物理研究平台，通过非布洛赫能带理论揭示其丰富动力学相与连续谱能带自交叉等特性。
2023-10-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Sequential tunneling and inelastic cotunneling in nanoparticle arrays
我们研究弱耦合金属纳米颗粒阵列中的传输，重点是隧穿与强单电子充电效应竞争的机制。这种竞争引起了两种类型的电荷传输之间的相互作用。在连续隧穿中，输运主要是由电子沿着电流路径从一个粒子跳到最近的一个粒子;在非弹性共隧穿中，输运主要是由多个电子的协同跳到最近的一个粒子，但同时在几个粒子之间移动电荷。为了测试与温度相关的共隧道距离如何影响电流-电压（$I-V$）特性，我们对高度有序、紧密堆积的纳米颗粒阵列进行了一系列系统实验。该阵列由具有紧密尺寸分散的$\sim 5.5$ nm直径的金纳米晶体组成，通过十二烷基乙撑配体的叉指状壳将$\sim 1.7$ nm间隔开。我们目前的$I-V$数据为单，双，三，四层阵列。对于2-4层厚的堆叠，我们将平面内测量与垂直于阵列平面的垂直传输的数据进行比较。我们的研究结果支持一个图片，即运输内的库仑阻塞制度发生非弹性cotunneling，而顺序隧穿接管在大偏置以上的全球库仑阻塞阈值$V_t(T)$，并在高温下。
2008-05-29 cond-mat.mes-hall
Near-field heat transfer between gold nanoparticle arrays
采用偶极耦合法计算了金纳米粒子层间的辐射换热。金纳米粒子被建模为有效的电和磁偶极子通过电磁波动相互作用。高阶多极子的影响被实现在电极化率的表达式计算在短距离的相互作用。我们的研究结果表明，近场辐射减少的纳米粒子的半径增加。此外，磁偶极子对热交换的贡献对于较大的颗粒变得更加重要。当一个层相对于另一个层平行显示时，由于各个纳米结构的影响，近场热传递呈现出类似于湍流的特征。还讨论了关于纳米颗粒尺寸的影响的进一步细节。
2013-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmon Polaritons in Disordered Nanoparticle Assemblies
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
通过布朗动力学模拟和叠加T矩阵方法，研究无序对金属纳米颗粒多层组装体中等离激元极化激元形成和光-物质耦合的影响，发现结构无序展宽极化激元禁带和近场热点分布，但不改变极化激元色散和耦合强度。
2025-06-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-dependent transport of a localized surface plasmon through a linear array of metal nanoparticles: Precursor and normal mode contributions
我们从理论上研究了局域表面等离子体激元激发通过线性阵列的相同和等距间隔的金属纳米粒子的时间依赖性运输。发现两种不同的信号在阵列中传播：一种以系统表面等离子体激元的群速度传播，呈指数衰减;另一种以光速传播，呈幂律衰减，横向和纵向偏振分别为$x^{-1}$和$x^{-2}$。后者类似于Sommerd-Brillouin的先驱，在以前的研究中尚未确定。该信号的贡献在大距离处主导等离子体激元传输。此外，即使该信号在传播方向上扩展并且具有大于波长的横向尺寸，靠近链轴的场分布也不随距离而改变，这表明该部分信号被限制在阵列中。
2018-02-08 cond-mat.mes-hall
Geometry dependence of surface lattice resonances in plasmonic nanoparticle arrays
支持集体表面晶格共振（SLR）的等离子体纳米阵列已经成为等离子体学中令人兴奋的前沿。与单个粒子中的局域表面等离子体共振（LSPR）相比，这些集体模式具有吸引人的优点，如依赖于角度的色散和更窄的线宽。在这里，我们系统地研究了晶格的几何形状如何影响由金属纳米颗粒支撑的SLR。我们提出了一个一般的理论框架，从一个给定的几何形状的各种SLR模式可以直接获得由入射场的偏振给出的纳米粒子偶极子的衍射阶（DO）矢量和取向的简单比较。我们的实验测量表明，虽然正方形，六边形，矩形，蜂窝状和Lieb晶格阵列在$Γ$ -点（$k=0$）附近具有相似的光谱，但它们具有显著不同的SLR色散。此外，它们的色散高度依赖于偏振。进行数值模拟来阐明不同模式的场分布。我们的研究结果扩展了等离子体纳米颗粒阵列中SLR的多样性，理论框架提供了一个简单的模型来解释SLR的功能，反之亦然，设计的几何图案。
2016-11-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum plasmonics with a metal nanoparticle array
我们研究了金属纳米颗粒阵列作为纳米光子量子通信的通道和量子等离子体干涉的产生。我们考虑了量子态的转移，包括单量子比特作为等离子体波包，并通过比较量子理论与经典电磁理论的预测，强调了量子力学描述的必要性。包括在金属中的损失的影响，从而把我们的调查到一个实际的设置，并使现实的纳米粒子阵列的性能作为等离子体量子信道的量化。我们探讨了单等离子体激元的干扰，发现与等离子体激元激发的量子特性相关的非线性吸收效应。这项工作突出了使用纳米光子周期性系统用于量子等离子体应用的优点和缺点，例如量子通信和量子干涉的产生。
2012-06-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Exploiting and engineering the optical field-enhancement in metal nanoparticle based circuits
我们研究了光场增强效应对金属纳米颗粒阵列光电性能的影响。应用聚焦离子束光刻与电子束沉积技术相结合，我们可以以产生电磁场增强的方式图案化电接触。通过粒子的等离子体共振实现进一步的场增强。这两种效果直接观察到的阵列的光电导。
2010-04-29 cond-mat.mes-hall
Giant Positive Magnetoresistance in Co@CoO Nanoparticle Arrays
我们报道了自组装Co@CoO纳米颗粒阵列在低于100 K温度下的磁输运性质。电阻显示热激活行为，其可以通过R exp{（T/T0）^v}的一般表达式来拟合。Efros-Shklovskii可变范围跳跃（v=1/2）和简单激活（硬间隙，v=1）分别占主导地位的高温和低温区域，与强烈的温度依赖性过渡制度之间。在10 K下观察到大于1，400%的巨正磁电阻，随温度升高而减小。正的MR和它的大部分功能可以解释由塞曼分裂的本地化状态，抑制自旋相关的跳跃路径在现场库仑排斥的存在下。
2011-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lifetimes of Confined Optical Phonons and the Shape of a Raman Peak in Disordered Nanoparticles: II. Numerical Treatment
数值研究了非极性晶体纳米颗粒中无序诱导的光学振动本征模展宽。以前用于治疗声子在无缺陷的粒子的方法进行调整，无序问题的数值评估。在广泛的杂质浓度和无序强度的形式，高斯和二元障碍以及表面的不规则性的缺陷进行了彻底的研究。对于稀的和弱的点状杂质，得到了声子能级分离和重叠的区域，证实了理论预测的线宽行为，交叉尺度落在几纳米的实际范围内。这些概念也适用于强稀杂质。政权和理论预测的交叉检查和识别，并讨论微小的差异。这里仅举几例：对于弱无序，线宽随声子量子数的增加比理论上慢，而对于强稀无序，共振展宽只有理论和数值之间的定性一致。数值计算发现的新现象是：“介观涂抹”的分布函数在合奏相同的无序粒子，拐点的线宽依赖于杂质浓度的轻“密集”的二元杂质，和位置依赖的能力强杂质赶上声子。结果表明，表面不规则性对声子谱线宽度的贡献小于体积无序性，并且它们的衰减速率随颗粒尺寸的增大而加快。本文的研究结果也适用于量子点和短量子线。
2020-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering micro-disorder for macro-performance in magnetic nanoparticles
Ghent University（根特大学）；University of Luxembourg（卢森堡大学）
该视角文章综述磁性纳米颗粒的无序工程概念，指出需超越宏自旋近似，发展微磁学建模等方法，建立结构-磁化-功能定量关系，推动自旋无序成为可设计参数。
2026-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Green Tensor Analysis of Lattice Resonances in Periodic Arrays of Nanoparticles
当以周期性几何形状排列时，金属纳米结构的阵列能够支持被称为晶格共振的集体模式。这些模式源自阵列元件之间的相干多重散射，产生非常强且光谱窄的光学响应。在这里，我们表明，由于它们的集体性质，金属纳米颗粒的周期性阵列的晶格共振可以介导放置在阵列附近的偶极发射器之间的有效的远程耦合。具体来说，我们使用耦合偶极子的方法，计算连接两个点的阵列的格林张量，并分析其频谱和空间特性。该量表示当由位于另一个位置的单元偶极子发射器激励时，由阵列在给定位置处产生的电磁场。我们发现，当晶格共振被激发时，格林张量是显着更大，衰减速度更慢的距离比真空的格林张量。因此，除了推进晶格共振的基本理解，我们的研究结果表明，纳米结构的周期性阵列能够增强偶极发射体集合之间的长程耦合，这使得它们成为一个有前途的应用平台，如纳米级能量转移和量子信息处理。
2021-10-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coupled electric dipole model for a Su-Schrieffer-Heeger chain of optically resonant coreshell nanoparticles
International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL)（伊比利亚纳米技术国际实验室）
本文提出利用耦合电偶极子模型研究Si@Ag核心壳纳米颗粒的SSH链，揭示其在共振频率处支持多个拓扑边缘态。
2025-10-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Power-law/exponential transport of electromagnetic field in one-dimensional metallic nanoparticle arrays
基于耦合偶极分析和时域有限差分模拟，我们研究了一维金属纳米颗粒链中的表面等离子体激元传输。我们的系统研究表明，局域等离子体激元激发和晶格集体行为之间的相互作用，导致两个阶段（I和II）的不同的电磁（EM）场输运性质。在第一阶段，电磁场衰减遵循幂律。在第二阶段，电磁场在短距离范围内呈指数衰减，在长距离范围内呈幂律衰减。此外，在长的传播距离，普遍的幂律指数已被发现。这两种不同的电磁场传播行为可以通过调节激励场的参数和/或NP链的参数来相互转换。我们所发现的电磁场输运机制在设计具有强场约束和有效场/能量传输的等离子体波导中非常有用，这在集成纳米光子电路中具有重要的应用。
2018-02-11 cond-mat.mes-hall
Localized and extended collective optical phonon modes in regular and random arrays of contacting nanoparticles: escape from phonon confinement
本文利用耦合振子模型研究接触纳米粒子规则与随机阵列中光学声子的杂化，通过尺寸方差与耦合强度之比判断模式局域或传播特性，并建立拉曼峰位移展宽与耦合强度及无序度的关系，揭示阵列结构、组成单元结构和光学声子性质。
2023-11-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Assembly-mediated Interplay of Dipolar Interactions and Surface Spin Disorder in Colloidal Maghemite Nanoclusters
通过基于高温多元醇的途径促进单晶、胶体磁赤铁矿纳米颗粒的受控组装。结构表征表明，在水介质中具有高结晶度的50和86 nm直径（D）的尺寸可调的纳米团簇由$\sim$ 13 nm（d）晶体取向的纳米颗粒组成。针对从单个胶体纳米颗粒（$ϕ$ = 0.47）到簇（$ϕ$ = 0.72）的无机磁性相的增加的体积分数$ϕ$检查相互作用效应。后者的冷冻液体分散体在300 K下表现出弱的亚铁磁行为。比较穆斯堡尔光谱研究表明，团簇内的相互作用发挥作用。一个新的见解出现从集群温度依赖的交流磁化率，显示两个最大值在$χ$“（T），具有很强的频率色散。标度律分析以及所观察到的记忆效应表明，在T $_{B}$ $\sim$ 160-200 K时，超自旋玻璃态进入，而在较低温度下，表面自旋玻璃冻结在T $_{f}$ $\sim$ 40- 70 K。在这样的纳米粒子组装系统中，随着$ϕ$的增加，蒙特卡罗模拟证实了粒子间偶极相互作用和组成纳米粒子表面自旋无序在新兴的自旋玻璃动力学中的作用。
2013-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Assembly and disorder dissipation in superparamagnetic nanoparticle chains in a rotating magnetic field
我们研究了超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPION）链在旋转磁场中的形成，结合两个充分探索的链形成系统：较大的微米级珠在旋转磁场中，和SPION在静态场。这个简单的组合很有趣，因为它的特点是在远离平衡和有限温度下发生的自组装，更好地探索的系统分别构成其零温度和近平衡极限。适用于这两个极限中的任何一个的理论都可以定性地预测链长分布，除了我们实验中的链较短之外，我们将其归因于同时存在的热波动和流体剪切力，它们协同工作以将链分开。我们最引人注目的结果是，SPION链中的无序在几十分钟的时间尺度内逐渐消散，比特征链组装时间慢两个数量级。提高粒子浓度和溶液离子强度可以加快无序耗散，这两个因素都提高了链组装的速度。这强烈地表明，链顺序随时间的改善不是由于热波动，而是由于自组装过程所赋予的能量，该过程不断地导致链生长和断裂，即使在获得稳态分布时也是如此。更一般地说，我们的研究结果表明，自组装远离平衡，有时可能会导致更好的有序组件比在接近平衡的条件下。
2020-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Long range electronic tranport in DNA molecules deposited across a disconnected array of metallic nanoparticles
我们详细报告了我们的实验上的传导$λ$ DNA分子在很宽的温度范围内沉积在几纳米厚的铂膜狭缝。这些绝缘狭缝制造使用聚焦离子束蚀刻和其特征在于广泛使用近场和电子显微镜。该表征揭示了作为离子蚀刻的结果，狭缝内部存在金属Ga纳米颗粒。在沉积了$λ$ DNA分子后，使用我们详细描述的协议，一些狭缝变得导电，并在低温下表现出超导波动。我们认为，所观察到的传导是由于沿DNA分子的运输，与镓纳米粒子存在于狭缝中的相互作用。在低温下，当Ga变成超导体时，因此可以观察到诱导超导性。这些结果表明，微小的金属颗粒可以很容易地将载流子转移到附着的DNA分子上，并提供了一个可能的和解，这是以前关于DNA分子可以导电的长度的明显矛盾的实验结果。
2012-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Order/disorder dynamics in a dodecanethiol-capped gold nanoparticles supracrystal by small-angle ultrafast electron diffraction
在金属纳米颗粒（NP）超晶体中，金属核提供一些关键特性，例如磁化、等离子体响应或导电性，配体分子产生其他特性，例如溶解性、组装或与生物分子的相互作用。这些超晶体的形成取决于许多力之间复杂的相互作用，一些来自核心，一些来自配体。目前，还没有已知的方法来表征局部秩序的配体分子或其动力学与原子空间分辨率。在这里，我们开发了一种基于小角度超快电子衍射结合角度互相关分析的方法来表征二维超晶体的十二硫醇涂层金纳米颗粒。我们检索的配位体的静态排列，表明在平衡时，他们为了在一个优先取向的NP表面上，并在整个二维超晶体。在光激发时，位置的无序诱导的超晶体，而其整体均匀性是令人惊讶地发现，瞬时增加。这表明，瞬态退火的超晶体发生在几皮秒（ps）。这种方法将使纳米组装材料的动态结构特性的系统研究，含有轻元素，相关的生物应用。
2016-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Disorder-Induced Complex Magnetization Dynamics in Planar Ensembles of Nanoparticles
利用数值模拟研究了纳米粒子二维（$l^{}_x\times l^{}_y$）组装体中磁弛豫特性与面外位置无序强度$Δ(\%)$的关系.这种缺陷在实验制造的纳米结构中被大量观察到，导致不寻常的磁化动力学。对于小且可忽略的偶极相互作用强度$h^{}_d\leq0.2$，磁化强度呈指数衰减。在这种情况下，磁化弛豫不依赖于$Δ$和纵横比$A^{}_r=l^{}_y/l^{}_x$，如预期的。在类正方形MNP系综和完全有序体系（$Δ(\%)=0$）中，随着$h^{}_d$的增加，磁化强度迅速弛豫.因此，有效Néel弛豫时间$τ^{}_N$随着$h^{}_d$而减小。足够强度的偶极相互作用促进这种系统中的反铁磁耦合，导致快速磁化衰减。值得注意的是，面外无序激发磁矩在大$h^{}_d$存在下发生铁磁相互作用，即使在MNP的方形组装中也是如此。结果，磁化弛豫减慢，导致在这种情况下随着$Δ$和$h^{}_d$的增加，$τ^{}_N$单调增加。值得注意的是，在具有大$h^{}_d$的高度各向异性系统中存在延长的磁化衰减。在这种情况下，偶极相互作用沿系统的长轴诱导铁磁耦合。因此，对于大的$h^{}_d$，磁化停止作为时间的函数弛豫，而与无序强度$Δ(\%)$无关。本工作可以提供一个具体的理论基础，以解释在实验中观察到的意外松弛行为。这些结果在数字数据存储和基于自旋电子学的应用中也是有益的，其中这种纳米结…
2021-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two dimensional, electronic particle tracking in liquids with a graphene-based magnetic sensor array
在纳米尺度下的液体流动的调查是与物理学，化学和生物学高度相关的应用研究的关键领域。我们介绍了一种方法和一种设备，允许通过集成用于跟踪磁性纳米颗粒在液体中的运动的石墨烯基磁传感器的阵列在空间上解决液体流动的调查。一个新的设备概念的基础上，标准的集成过程和实验验证的材料参数，我们模拟的性能，一个单一的传感器像素，以及整个阵列，用于跟踪磁性纳米粒子。结果证明了（a）检测液体中单个纳米颗粒的能力，以及（b）在我们称为“磁性纳米颗粒测速”技术中，作为时间的函数，在传感器阵列中重建颗粒轨迹的能力。作为一种非光学检测方法，潜在的应用包括亚微米尺度的不透明介质中的颗粒跟踪和流动分析。
2016-03-03 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.flu-dyn
Effect of dipolar interactions and DC magnetic field on the specific absorption rate of an array of magnetic nanoparticles
我们在磁热疗的背景下解决粒子间偶极相互作用的问题。更确切地说，这里处理的主要问题是与偶极相互作用增强或降低比吸收率的条件有关。为此，我们提出了一个理论的AC磁化率的计算，从而特定的吸收率，为一个单分散的二维组装的纳米粒子与取向各向异性，在直流磁场的存在下，除了AC磁场。我们还研究了偶极相互作用和直流场之间的竞争，无论是在横向和纵向配置。在这两种情况下，我们发现，特定的吸收率有一个最大值在一些关键的直流电场，这取决于粒子间的分离。在纵向装置中，这个临界场完全落在实验范围内。
2017-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Studies of spin-orbit scattering in noble-metal nanoparticles using energy level tunneling spectroscopy
研究了铜、银和金纳米粒子中自旋轨道散射对离散电子能级的影响。水平到水平波动的有效$g$因子塞曼分裂的特点，和统计被发现是很好地描述随机矩阵理论预测。自旋-轨道散射的强度随原子序数增加而增加，并且在由相同金属制成的纳米颗粒之间也变化。在纳米粒子的自旋轨道散射率与无序样品的批量测量的数量级协议。
2001-06-21 cond-mat.mes-hall
Realization of superchiral surface lattice resonances in three-dimensional bipartite nanoparticle arrays
光学手征性是电磁波的一个基本性质，在控制手征光与物质相互作用中起着关键作用。在这里，我们演示了如何获得超手性表面晶格共振（SLR），这是由本地化的表面等离子体（LSP）和衍射瑞利异常（RA）之间的杂交，在纳米粒子阵列。我们首先利用角分辨反射光谱和时域有限差分法（FDTD）模拟研究了二维金单组分纳米棒阵列中LSP和RA之间的耦合常数。利用时间耦合模理论（CMT）分析了半导体激光器的复色散关系和近场特性，得到了耦合常数与纳米棒偶极取向的关系。TE和TM的耦合常数被发现强烈地依赖于偶极子的方向，位于垂直于RA的传播方向的平面内。通过使用两个正交取向的纳米棒，TE-和TM-SLR可以被独立地激发。然后，我们扩展CMT的方法，合理地设计超手性单反相机的基础上的3D二分纳米棒。OC取决于两个纳米棒之间的相对位移，近场强度，以及SLR共振的耦合常数和Q因子之间的相互作用。我们已经实现了27倍的平均OC强于圆偏振平面波在整个表面上，具有大面积手性表面波，是有用的手性为基础的应用。
2022-03-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dipolar ferromagnetism in three-dimensional superlattices of nanoparticles
采用随机Landau-Lifshitz-Gilbert（sLLG）方程对磁赤铁矿纳米颗粒的FCC晶格模型进行了一系列原子有限温度模拟。该模型表现出铁磁转变，是在良好的协议与理论预期。模拟还揭示了取向无序的取向序参量$T < 0.5 T_c$由于钉扎的表面畴壁的纳米粒子的表面空位。表面钉扎和偶极相互作用之间的竞争的程度提供了支持的猜想，最近的测量系统的FCC超晶格的铁氧化物纳米粒子的偶极铁磁性的证据进行了讨论。
2017-03-27 cond-mat.mes-hall
Effect of disorder studied with ferromagnetic resonance for arrays of tangentially magnetized sub-micron Permalloy discs fabricated by nanosphere lithography
切向磁化三角阵列的亚微米坡莫合金磁盘的特点与铁磁共振，以确定可能的贡献的频率和线宽从阵列无序。每个阵列由水面自组装光刻技术制造，并由一个大的三角形阵列的700纳米直径的磁盘。每个数组的特征在于不同的排序程度。铁磁共振谱中存在两种模式：一种是大振幅的“基”模，另一种是在较高磁场下的低振幅模。在一个非常有序的阵列中的谐振场的角度依赖性被发现是可以忽略不计的两种模式。共振频率与外加磁场之间的关系被发现与阵列无序无关。线宽被发现增加与增加阵列无序。
2010-07-02 cond-mat.mes-hall
Enhanced Multiple Exciton Generation in Amorphous Silicon Nanoparticles
基于密度泛函理论（DFT）的多体微扰理论（MBPT）计算表明，氢钝化纳米硅纳米线和准二维纳米薄膜中的多重激子产生（MEG）强烈依赖于核结构的无序程度.在电子-光子耦合和屏蔽库仑相互作用中工作到第二阶，我们计算了具有晶体和非晶核结构的${\rm Si}_{29}{\rm H}_{36}$量子点（QD）、由这些QD构建的简单立方三维阵列、晶体和非晶NW以及准二维硅纳米膜中的量子效率（QE），单个吸收光子产生的激子的平均数量，也包括晶体和非晶体。除了结晶NW和结晶膜之外，在这些纳米颗粒中预测在约$3E_g$的光子能量下QE为1.3至1.8的有效MEG，其中$E_g$是电子间隙，其中无定形纳米颗粒中的$QE\simeq 1.$ MEG由于结构无序而通过电子定位增强。结合较低的带隙，预测纳米尺寸的非晶硅纳米线和薄膜在太阳光谱范围内具有有效的载流子倍增。
2014-11-22 cond-mat.mes-hall
Micromagnetic simulation study of a disordered model for one-dimensional granular perovskite manganite oxide nanostructures
化学方法是一种有效的方法来合成一维钙钛矿锰氧化物纳米结构的颗粒形态，即由单畴磁性纳米颗粒阵列形成。整合随机Landau-Lifshitz-Gilbert方程，我们模拟了一个简单的无序模型的动力学，这种材料，只考虑到其纳米颗粒的形态特征。我们表明，它是可能的，以合理地描述实验滞后回线在文献中报道的单一的La_0.67Ca_0.33MnO_3纳米管和这些纳米结构的粉末，模拟小系统组成的只有100个纳米粒子。
2018-06-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
The influence of architecture on collective charge transport in nanoparticle assemblies revealed by the fractal time series and topology of phase space manifolds
二维纳米颗粒阵列中的电荷传输在库仑阻塞范围内表现出非线性的I-V特性，其中非线性的水平与阵列的结构密切相关。在这里，我们使用不同的数学方法来量化集体行为在样品内的电荷传输和它的关系的组装和电荷无序的存在下的结构特征。特别是，我们模拟单电子隧穿传导在几个组件与控制变化的结构组件（分支，扩展的线性段），影响电极之间的导电路径之间的局部通信。此外，通过对隧穿次数时间序列的分形分析和代数拓扑技术，我们揭示了电荷合作涨落所对应的相空间流形的时间相关性和结构。通过跟踪不同集合中的I-V曲线以及状态空间中流形的集体动力学和拓扑结构的指标，我们表明，增加的I-V非线性度与参与态的聚集涨落和拓扑复杂性的增强是完全一致的。这种结合局部分支和全局拓扑无序的架构能够创建纳米河流的大型流域，从而产生更强的合作效应。此外，通过确定的拓扑结构和集体输运功能的变化，我们探索的电极和局部电荷无序的大小的影响。这些结果与设计具有改善传导的纳米颗粒器件有关;它们还突出了拓扑描述对于更广泛地理解纳米尺度波动性质的重要性。
2015-12-21 cond-mat.mes-hall
Charge filling factors in clean and disordered arrays of tunnel junctions
我们模拟一维阵列的隧道结使用动力学蒙特卡罗方法研究电荷填充行为在大充电能量的限制。通过施加一个小的固定电压偏置和不同的偏移电压，我们调查这种行为在清洁和无序阵列（弱和强的无序效应）。电流的偏移电压相关调制对背景电荷无序高度敏感，并且根据无序的强度表现出实质性变化。我们表明，虽然小的分数电荷填充因子很可能被洗出实验设备由于强背景电荷紊乱，较大的因素可能是可观察到的。
2016-01-14 cond-mat.mes-hall
Design parameters for a nano-optical Yagi-Uda antenna
我们调查的可能性，使用八木宇田天线组成的纳米粒子的有限线性阵列的光发射。确定表征纳米颗粒的等离子体共振的相关参数，并相应地制定阵列元件之间的相互作用。结果表明，即使在纳米颗粒中存在不可忽略的吸收损失的情况下，也可以观察到光发射的方向性。我们的结论是，一个有限的阵列的金纳米棒可能是足够的工作纳米光学八木宇田天线的实现。
2007-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
One-Dimensional Alignment of Nanoparticles Via Magnetic Sorting
在室温附近，薄膜的MnAs自发地排列成两个相，一个是铁磁性的，另一个是顺磁性的。这两个阶段采取有趣的形式纳米“线。“在这个实验中，我们使用扫描探针显微镜研究了在MnAs薄膜上自发形成的有序线性阵列的磁铁矿纳米颗粒。
2010-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-assembly of a binary mixture of iron oxide nanoparticles in Langmuir film: X-ray scattering study
在本研究中，我们利用朗缪尔技术生产的自组装阵列组成的单分散氧化铁纳米粒子的直径为10 nm和20 nm的和他们的二元混合物。结合原位X射线反射测量和掠入射小角度X射线散射，直接在水面上获得阵列的面内和面外结构。表面压力等温线和X射线反射率分析表明，单分散的10 nm纳米粒子形成高度有序的单层，而20 nm粒子则以三维团簇形式堆积，粒子之间存在短程（最近邻）关联。在以3：1的比例组成的10 nm和20 nm纳米颗粒的二元混合物中，自组装过程导致其中10 nm颗粒的单层被较大颗粒扰动的结构。非平凡的混合导致颗粒间距离的扩大，但保持较小的纳米颗粒的二维晶格的对称性。估计的作用相互作用和微磁模拟表明单分散和二元系综的最佳形成。
2019-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Topological phonon polariton enhanced radiative heat transfer in bichromatic nanoparticle arrays mimicking Aubry-André-Harper model
拓扑声子极化激元（Topological Phonon Polaritons，TPhPs）是一种在远程辐射传热、信息处理和红外传感等领域有着广泛应用前景的光学模式，其拓扑保护作用有望使其稳定存在和传输。在这项工作中，我们表明，TPhPs可以支持在一维（1D）双色碳化硅纳米颗粒（NP）链，并证明他们可以大大提高辐射热传递的阵列远长于辐射波长。通过引入粒子间距离的公度调制或非公度调制，NP链可以看作是非对角Aubry-André-Harper（AAH）模型的推广。通过计算本征态谱相对于调制相位，创建一个合成的维度，我们表明，在这种类型的调制链支持非平凡的拓扑模式本地化的边界，因为本系统继承了二维整数量子霍尔系统的拓扑性质。在这种情况下，可以利用带隙标记定理和相应的陈数来表征带隙和拓扑边模的特征。基于一组偶极子的多体辐射传热理论，我们从理论上表明拓扑间隙和midgap TPhPs的存在下，可以大大提高辐射传热的阵列远长于辐射的波长。我们展示了如何调制相位，作为合成尺寸可以定制的辐射传热率诱导或湮灭拓扑模式。我们还讨论了耗散在辐射传热增强中的作用。因此，这些发现提供了一个迷人的路线剪裁近场辐射传热的拓扑物理的概念为基础。
2022-07-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
