Enhancement and tunability of near-field radiative heat transfer mediated by surface plasmon polaritons in thin plasmonic films
热物体和冷物体之间的热辐射交换的性质可以被强烈地修改，如果它们在近场中相互作用，其中电磁耦合发生在比热辐射的主波长窄的间隙上。使用严格的波动电动力学方法，我们预测，超薄膜的等离子体材料可以用来显着提高近场传热。总的光谱集成的膜到膜的热传递比块体形式的相同材料之间的热传递大一个数量级以上，并且也超过了用诸如SiC的极性氮化物可实现的水平。我们将这种增强归因于由于每个薄膜两侧的表面等离子体激元（SPPs）之间的耦合而导致的辐射热传递的显著光谱展宽。我们表明，辐射热通量谱可以进一步形成的薄膜沉积在其上的基板的选择。特别是，衬底支持表面声子极化激元（SPhP）强烈修改热通量谱由于SPPs之间的相互作用的薄膜和SPhP的衬底。在极性介电基板上使用薄膜相变材料允许在SPP介导的峰和SPhP介导的峰之间动态切换热通量谱。
2016-04-27 physics.optics
Entanglement of two qubits mediated by one-dimensional plasmonic waveguides
我们研究了由一维波导支撑的等离子体介导的量子比特-量子比特纠缠。我们研究了在连续泵浦下，从非纠缠态自发形成纠缠态和驱动稳态纠缠态的情况。在这两种情况下，我们表明，通过使用目前可用的等离子体波导，对于大于工作波长的量子比特-量子比特距离，可以实现大的并发值。
2011-01-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Superradiance mediated by Graphene Surface Plasmons
我们证明了两个发射体之间的相互作用可以通过石墨烯中表面等离子体激元模式的有效激发来控制。我们认为石墨烯表面等离子体支持的二维石墨烯片或一维石墨烯带，显示在这两种情况下，发射器之间的耦合可以强烈增强或抑制。超和次辐射制度的反射和透射配置进行了研究。重要的是，在真空中由自由空间波长固定的发射器之间的耦合的长度尺度现在由石墨烯表面等离子体的波长确定，石墨烯表面等离子体的波长可以非常短并且可以经由栅极电压随意调谐。
2012-01-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Surface plasmons mediated energy transfer from a semiconductor quantum well to an organic overlayer
我们考虑的共振能量转移从一个二维的Wannier激子（施主）的Frenkel激子的分子晶体覆盖层（受体）时，有源介质被分隔的金属层，可能是一个电极。我们表征了表面等离子体对这一过程的影响。使用现实的材料参数的值，我们表明，它是可能的，以改变传输速率通常在一个因素为5（根据几何配置高达44）。然后，我们考虑到由于与金属的接近而导致的有机发光的猝灭。后者是显着的，并产生负面影响的总内部效率，我们讨论不同的几何形状。
2013-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Cooperative emission mediated by cooperative energy transfer to a plasmonic antenna
我们开发了一个理论的合作发射介导的合作能量转移（CET）从一个合奏的量子发射器（QE）的等离子体天线的速率等于个人QE-等离子体能量转移率的总和。如果天线辐射效率足够高，则以与系综尺寸成比例的近似相同的协作速率辐射掉所传递的能量。我们推导出明确的表达式，在当地的领域，合作Purcell因子和增强因子的功率谱有效的等离子体结构的任何形状的特征尺寸小于辐射波长。辐射的功率谱保留了等离子体共振线型与整体振幅缩放与合奏大小。如果QE位于具有几乎恒定的等离子体局域态密度（LDOS）的区域中，例如，在等离子体纳米腔中，我们证明了CET速率与激发的QE数量呈线性关系，与实验一致，并且可以通过改变激发功率在很宽的范围内进行调谐。对于分布在等离子体激元模体积饱和的扩展区域中的QE，我们证明了合作Purcell因子具有与系统尺寸无关的通用形式。CET机制也结合了等离子体激元LDOS增强，从而产生了控制场增强极限之外的发射速率的可能性。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Femtosecond nonlinear ultrasonics in gold probed with ultrashort surface plasmons
由超快时间尺度上的晶格振动引起的基本相互作用对于现代纳米科学和技术变得越来越重要。在太赫兹频率范围内和整个布里渊区的声学声子的物理性质的实验访问是至关重要的理解电和热传输固体及其化合物。在这里，我们报告的产生和非线性传播的巨型（1%）声应变脉冲的混合金/钴双层结构探测超快表面等离子体干涉。这种新技术允许任意超快声学瞬态的明确表征。在晶体金层中传播距离为100 nm之后，巨大的声脉冲已经经历了实质性的非线性整形。与Korteveg-de Vries模型的良好一致性表明，未来在室温下金属中纳米尺度的定量非线性飞秒太赫兹超声。
2012-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Quantum teleportation mediated by surface plasmon polariton
表面等离子激元（SPP）是自由电子沿金属-电介质界面传播的集体激发。虽然一些基本的量子特性，如纠缠的保存，波粒二象性的一个单一的等离子体激元，量子干涉的两个等离子体激元，和纠缠产生的验证，已被证明，更先进的量子信息协议尚未证明与SPP。在这里，我们实验上实现了单光子与SPP之间的量子态隐形传态。为了实现这一点，我们使用偏振纠缠光子对，相干光子等离子体光子转换的金属亚波长孔阵列，完整的贝尔状态测量和主动前馈技术。量子态和量子过程层析成像的结果都证实了SPP介导的隐形传态的量子性质。平均状态保真度为0.889 $\pm$ 0.004和过程保真度为0.820 $\pm$ 0.005，这是远远高于经典的限制，实现。我们的工作表明，SPP可能是有用的实现复杂的量子协议的光子-等离子体激元混合量子网络。
2021-01-18 physics.optics quant-ph
Cavity-Mediated Long-Range Cooperative Coupling between Localized Plasmons and Molecular Excitons
Center for Light–Matter Interaction, Tel Aviv University（特拉维夫大学光与物质相互作用中心）
提出混合腔模式耦合局域等离激元和法布里-珀罗腔，通过腔场介导长程偶极-偶极相互作用实现空间分离的等离激元纳米粒子与分子间的协同相干耦合，增强等离激元-激子混合。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Correlated spontaneous emission of fluorescent emitters mediated by single plasmons
操纵荧光发射体的自发发射可以通过将发射体放置在纳米结构环境中来实现。特权点被等离子体结构占据，等离子体结构提供电磁场的强约束，这导致发射体-环境相互作用的增强。虽然等离子体纳米结构已被广泛利用来控制单光子发射器的发射特性，但执行量子发射器与等离子体之间的耦合构成了巨大的挑战。在这封信中，我们报告了实现这一目标的第一个关键步骤，通过观察单个CdSe/CdS/ZnS量子点表现出单光子统计和荧光纳米珠之间的相关发射位于微米分开。这通过将两个发射器耦合到银纳米线来实现。单等离子体激元在后者上从量子点产生，并转移能量以依次激发荧光纳米珠。
2016-09-30 physics.optics quant-ph
Surface plasmon-mediated nanoscale localization of laser-driven sub-THz spin dynamics in magnetic dielectrics
利用飞秒激光脉冲实现自旋的超快全光控制是光子学和磁学交叉点的研究热点之一，直接影响着未来的磁纪录。揭示光辅助记录机制，以增加位密度超过衍射极限，而不过度加热的记录介质是一个开放的挑战。在这里，我们表明，在混合金属-电介质结构中的表面等离子体激元极化激元可以提供反法拉第效应的空间限制，介导的激发本地相干自旋旋进0.41太赫兹频率。我们证明了两个数量级的增强的激发效率在表面等离子体共振内的100 nm层的介电石榴石。我们的发现拓宽了超快自旋等离子体的视野，并打开了通往纳米尺度非热光磁纪录的途径。
2017-12-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ag colloids and arrays for plasmonic non-radiative energy transfer from quantum dots to a quantum well
银纳米粒子的胶体和有序阵列的形式被用来证明等离子体介导的非辐射能量转移从量子点的量子阱具有不同的顶部势垒厚度。等离子体介导的能量转移效率高达~25%的观察与银胶体。发现等离子体激元介导的能量转移的距离依赖性遵循与直接量子点到量子阱的能量转移相同的d^{-4}依赖性。也有证据表明，在相互作用的特征距离的增加，从而表明它遵循Förster类模型与银纳米粒子-量子点作为增强的施主偶极子。有序银纳米粒子阵列显示等离子体介导的能量转移效率高达~ 21%。为了探索阵列系统的可调谐性，两个不同的几何形状的阵列。它表明，改变阵列的几何形状允许从整体淬火的受体量子阱发射增强，以及控制之间的竞争的量子点供体淬火和能量转移速率的过渡。
2016-09-12 physics.optics
Temperature-mediated transition from Dyakonov-Tamm surface waves to surface-plasmon-polariton waves
在太赫兹频段，数值研究了温度变化对均匀各向同性温敏材料（InSb）和温度不敏感结构手征材料（SCM）的平面界面上电磁表面波（ESW）传播的影响.随着温度的升高，InSb从耗散介电材料转变为耗散等离子体材料。相应地，ESW从Dyakonov-Tamm表面波转变为表面等离激元极化激元波。温度变化的影响清楚地观察到的相速度，传播距离，角存在域，多重性，和空间分布的能量流的ESW。可以实现非常大的传播距离;在这种情况下，ESW的能量几乎完全限制在SCM内。对于某些传播方向，同时激发两个ESW（i）相同的相位速度，但不同的传播距离或（ii）相同的传播距离，但不同的相位速度也表明我们的结果。
2017-07-19 physics.optics
A Chiral Inverse Faraday Effect Mediated by an Inversely Designed Plasmonic Antenna
逆法拉第效应是一种磁光过程，允许通过携带非零自旋或轨道力矩的光激发来磁化物质。这种现象到目前为止被认为是对称的;右或左圆偏振产生沿光传播方向或沿相反传播方向取向的磁场。在这里，我们证明，通过操纵光的自旋密度的等离子体纳米结构，我们产生了手性逆法拉第效应，创建一个强的磁场的500 mT的光的一个螺旋度，相反的螺旋度产生这种效果，只有镜面结构。这种新的光学概念开辟了用非偏振光产生磁场的道路，在磁畴和过程的超快操纵中找到应用，如自旋进动、自旋电流和波、磁skyrmion或磁圆二色性，并直接应用于数据存储和数据处理技术。
2023-01-14 physics.optics
Refractive index mediated plasmon hybridization in an array of aluminium nanoparticles
非对称环境中的等离子纳米粒子的布置可以根据对象之间的距离来表征远场和/或近场相互作用。在这项工作中，我们研究了三个固有的等离子体模式（偶极，四极和六极模式）维持一个椭圆形的铝纳米柱的杂交，以及行为的杂交模式时，纳米粒子的阵列组织或当周围介质的折射率改变。这些杂化模式的位置和强度被证明是由纳米粒子之间的近场和远场相互作用的影响。在这项工作中，两个杂化模式在紫外光谱范围内进行了调整，以光谱符合本征带间激发和发射带的ZnO纳米晶体。ZnO纳米晶体层的折射率影响等离子体激元模式的位置，并增加了覆盖介质的作用，这反过来又导致在小光谱区域中出现两个独立的模式。因此，ZnO纳米晶光致发光的增强受益于同时激发和发射增强。
2020-02-21 physics.optics
Long-range molecular energy transfer mediated by strong coupling to plasmonic topological edge states
本文利用含长程相互作用的耦合偶极子框架研究分子材料与二维等离激元阵列拓扑边缘态的弱、强耦合，证明其可增强分子间高度定向的长程能量转移。
2024-02-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nonlinear optical signal generation mediated by a plasmonic azimuthally chirped grating
部署等离子体纳米结构以增强非线性信号生成需要有效的远场到近场耦合和相位匹配以用于频率转换。虽然后者可以很容易地在等离子体热点实现，但前者是一个天线问题，需要专门的结构设计和优化。等离子体光栅是用于非线性信号生成的简单但有效的平台，因为它们提供用于光子-等离子体耦合的良好限定的动量和用于频率转换的局部热点。在这项工作中，等离子体方位啁啾光栅（ACG），它提供了空间分辨的光子-等离子体耦合的宽带动量，利用两个非线性光学过程，即双光子光致发光（TPPL）和二次谐波产生（SHG）的等离子体增强效应进行了研究。通过超短脉冲激发的高光谱成像实验确定了非线性信号的空间分布。非线性信号的实验空间分布与仅基于光子-等离子体激元与ACG动量耦合的分析预测非常吻合，揭示了光栅在等离子体激元非线性信号产生中的天线功能。这项工作突出了天线效应的光栅的非线性信号产生的重要性，并提供了洞察等离子体光栅的增强机制，除了本地热点工程。
2022-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Coaxial nanowires as plasmon-mediated remote nanosensors
本研究报告的等离子体介导的远程拉曼传感促进特别设计的同轴纳米线。拉曼研究的这种不寻常的几何形状是基于在纳米线的一个尖端上的激发激光点的几微米的分离，以及在另一个尖端的拉曼检测。拉曼发射的非常弱的效率使其在远程配置中具有挑战性。为了验证的概念，我们设计了同轴纳米线组成的一个金的核心传播的表面等离子体激元和拉曼发射壳的聚（3，4-乙烯-二氧噻吩）。制造的成功证明了相关的，对于相同的单纳米线，通过电子显微镜和拉曼光谱分析的形态分析。对于探测远程拉曼效应重要的是，原始的基于硬模板的工艺允许控制聚合物壳沿着纳米线的位置，或者仅靠近一个或两个纳米线尖端。这种一体化的单根纳米线可以应用于光降解物质的远程检测，并用于探索集成光子和等离子体系统的一维纳米结构。
2019-06-27 physics.app-ph physics.optics
Bulk-plasmon-mediated free-electron radiation beyond the conventional formation time
本研究揭示了一种超越传统形成时间的体等离激元介导自由电子辐射新机制，解决了费雷尔辐射表面或体效应的历史争论。
2023-04-20 physics.comp-ph physics.optics
Spontaneous frequency shift and phase delay of coupled terahertz radiations mediated by the Josephson plasmon in a cuprate superconductor
我们研究耦合相互作用，用于同步宏观约瑟夫森振荡诱导本征约瑟夫森结（IJJ）台面叠层的Bi 2212单晶。同步辐射的太赫兹电磁波（EM）下检测到共同的电压和电流偏置操作的两个连接的台面具有接近的个人辐射频率，而非耦合和双峰辐射经常观察到在两个台面具有不同的个人辐射频率。当两个台面被偏置在并联或串联时发射的EM波的偏振的详细观测允许我们揭示耦合矩阵分量，其中包括台面中的同步IJJ的比率和宏观约瑟夫森振荡之间的相位延迟。相位延迟的频率演化意味着约瑟夫森振荡之间的耦合是由超导衬底内部的小振幅约瑟夫森等离子体介导的。这一发现激发了对同步多台面器件发射的电磁波偏振的系统研究，以实现超导体的强大太赫兹辐射。
2022-04-20 cond-mat.supr-con nlin.AO physics.optics
Design and Analysis of Surface Plasmon Enhanced Electric Field in Al, Ag and Au Nanoparticle Dimers for UV-Visible Plasmonics
现在已经确定，由于等离子体纳米系统中局部表面等离子体共振的激发，来自外部照射源的电场在其附近被极大地放大。在等离子体纳米系统附近的表面等离子体介导的电场放大对于以下应用是至关重要的：太阳能电池的光吸收增强，使用表面增强拉曼光谱的分子检测，使用等离子体增强FRET的生物大分子如蛋白质、脂质和核酸的邻近测量，使用光热效应的癌症治疗，仅举几个应用。目前的工作制定Bergman-Milton多极光谱展开方法调查的表面等离子体介导的电场放大的二聚体排列的Al，Ag和Au纳米粒子。与孤立的球形纳米颗粒相比，它们的聚集体提供更大的场增强、更宽的光谱调谐和多个共振特征。鉴于二聚体结构优越的等离子体特性，对电场增强进行了系统的研究，并评估了它们在紫外-可见应用中的适用性。的作用，颗粒大小，嵌入介质和粒子间的分离场放大和波长调谐量化。此外，等离子体纳米粒子二聚体的紫外可见光谱窗口的设计。
2017-10-01 physics.optics
From single-particle-like to interaction-mediated plasmonic resonances in graphene nanoantennas
等离子体纳米结构吸引了巨大的关注，因为它们将电磁场限制在衍射极限以下，同时维持极端的局部场增强。为了充分利用这些特性，识别和分类这种纳米结构中的共振是至关重要的。最近，一种新的品质因数的共振分类已被提出1，其适用性主要是证明玩具模型系统。这种新的测量，基于能量的等离子体指数（EPI），表征了分子纳米结构中共振的性质。EPI基于激发的能量空间相干动力学来区分单粒子类或等离子体性质的共振。为了推进这一新建立的措施的进一步发展，我们在这里提出了它的示例性应用，以表征石墨烯纳米天线的共振。特别是，我们专注于在掺杂的纳米天线的谐振。该结构是感兴趣的，因为考虑到真实空间中的电子动力学可能表明在低掺杂极限中选择的共振的等离子体性质，但我们的分析揭示了相反的情况。我们发现，在未掺杂和适度掺杂的纳米天线，EPI分类所有新兴的共振为主的单粒子样，只有在掺杂的结构严重，EPI观察等离子体响应。
2020-11-27 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.optics
Carbon nanotubes for the optical far-field readout of processes that are mediated by plasmonic near-fields
随着科学在纳米尺度上的发展，理解发生在纳米尺度上的相互作用变得越来越重要，其中光学近场起着关键作用。它们的现象学与我们在宏观层面上经历的传播光有很大的不同。这在诸如用于单分子检测的表面增强光谱学的应用中特别重要，其中等离子体结构和表面的优化通常依赖于远场表征。然而，在远场图像中占主导地位的过程在近场中并不相同。为了突出这一点，我们求助于非常简单的金属系统：溶液中的孤立金纳米棒。我们展示了如何利用单壁纳米管来读出金属纳米颗粒周围近场水平发生的过程，并使信息在远场区域可访问。这是通过监测几个激发波长的纳米管的光致发光和拉曼信号的增强的光谱分布来实现的。通过这种激发分辨的研究，我们表明，远场光学读出检测金纳米棒的横向和纵向偶极等离子体激元振荡，而近场读出通过纳米管揭示了其他机制占主导地位。光学近场介导信号的最大增强的光谱位置位于远场频带之外的其他地方。当优化等离子体纳米结构用于表面增强光谱学等应用时，应考虑近场和远场响应之间的这种二分法。
2022-03-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electric Switching of Fluorescence Decay in Gold-Silica-Dye Nematic Nanocolloids Mediated by Surface Plasmons
通过将固体纳米结构的独特光学性质与软物质对弱外界刺激的简单响应相结合，可以设计出具有有趣物理行为的可调谐复合材料，但这种方法仍然受到其在介观尺度上难以控制的共组装的挑战。使用可扩展的湿化学合成程序，我们制造了各向异性的金-二氧化硅-染料胶体纳米结构，然后通过同时调用分子和胶体自组装将它们组织成设备规模（平方英寸电池）的电可调复合材料。我们表明，随后有序的胶体分散体的形状各向异性纳米结构表现出可调的荧光衰减速率和强度。我们表征这些属性如何依赖于低电压场和偏振的激发和发射光，展示了一个有趣的品种的纳米结构复合材料的实际实现的巨大潜力。
2017-01-31 cond-mat.soft physics.optics
Surface Plasmon Mediated Giant Goos-Hanchen and Imbert-Fedorov Shifts on a Corrugated Metal Surface
该研究探索波纹银界面反射时表面等离激元共振介导的光束位移增强，通过弱测量放大效应实现显著自旋霍尔位移，揭示涡旋诱导位移特征，为纳米光应用提供方法支撑。
2025-11-13 physics.optics
Resonance Energy Transfer and Quantum Entanglement Mediated by Epsilon-Near-Zero and Other Plasmonic Waveguide Systems
由于偶极-偶极相互作用的固有短程性质，二能级量子发射体之间的纠缠和共振能量转移通常限于亚波长距离。此外，由于辐射和非辐射损耗引起的退相干和退相，量子系统的纠缠很难长时间保持。在这项工作中，我们通过呈现有效的长距离发射极间纠缠和由ε近零（ENZ）和其他等离子体波导类型（如V形凹槽和圆柱形纳米棒）介导的两个光学量子比特之间的共振能量转移的大幅增强来超越上述限制。更重要的是，我们明确地表明，ENZ波导谐振能量转移和纠缠性能大大优于其他波导系统。只有激发的ENZ模式具有与强且均匀的电场分布相结合的无穷大相速度，这导致了巨大的能量传递和有效的纠缠，而与ENZ波导中的发射器间隔距离和纳米级位置无关，这是一个可以潜在地容纳多量子比特纠缠的有利特征。此外，瞬态纠缠可以进一步改善，变得几乎独立于有害的退相干效应时，光学活性（增益）介质嵌入ENZ波导内。我们还提出，有效的稳态纠缠可以通过使用一个相干的外部泵浦方案来实现。最后，我们提出了一种通过计算二阶关联函数来检测稳态纠缠的实用方法。所提出的研究结果强调了等离子ENZ波导在设计设想的芯片上量子通信和信息处理等离子纳米器件中的重要性。
2019-06-14 physics.optics quant-ph
Dark-Exciton-Mediated Fano Resonance from a Single Gold Nanostructure Deposited on Monolayer WS2 at Room Temperature
强空间限制和高度降低的介电屏蔽提供了具有强多体效应的单层过渡金属二硫属化物（TMDC），从而具有光学禁止的激子态（即，暗激子）。在这里，我们探索的相互作用的表面等离子体激元与暗激子的混合系统组成的堆叠的金纳米三角形（AuNTs）和单层WS 2。我们观察到一个狭窄的Fano共振时，混合系统被包围的水，我们属性的光谱Fano线宽变窄的暗K-K激子的等离子体增强衰变。我们的研究结果表明，单层WS 2中的暗激子可以强烈地改变混合等离子激元-激子系统中的Fano共振，并且可以用于新型光学传感器和有源纳米光子器件。
2019-01-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Near dispersion-less surface plasmon polariton resonances at a metal-dielectric interface
全方向光耦合到表面等离子体激元（SPP）模式以利用等离子体激元介导的近场增强是具有挑战性的。我们报告的可能性，近色散模式的结构与未图案化的金属-电介质界面上的2-D介电图案。我们发现，激发模式的位置和色散可以控制的激发几何形状和2-D模式。还示出了由不同SPP模式的面内耦合引起的反交叉。
2012-08-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Resonances of the magneto-optical intensity effect mediated by interaction of different modes in a hybrid magnetoplasmonic heterostructure with gold nanoparticles
在这里，我们展示了一种新的智能磁等离子体异质结构的光的有效控制。它是将金纳米粒子嵌入磁性薄膜中，磁性薄膜上覆盖一层金层，金层上穿有周期性的纳米狭缝阵列。所提出的结构的独特之处在于，它支持四种不同类型的光学模式在相同的频率范围内，包括本地化和传播的表面等离子体激元以及波导模式。在模式杂化的频率处出现了一种特殊的磁光响应。最突出的结果来自于局域和传播等离子体激元的杂交，导致磁光强度效应的显着增加。
2019-08-28 physics.optics
Near-field radiative heat transfer between dissimilar materials mediated by coupled surface phonon- and plasmon-polaritons
近场辐射热传递（NFRHT）支持表面极化激元的不同材料之间的红外是至关重要的应用，如光子热整流和近场热光电转换。在这里，我们测量由6 H-SiC和掺杂Si制成的毫米级表面之间的NFRHT，分别支持红外线中的表面声子极化激元（SPhPs）和表面等离子体激元（SPPs），通过SiO2纳米柱保持的150 nm厚的真空间隙间隔分开。为了比较的目的，还在两个掺杂的Si表面之间进行测量。测量的辐射通量与基于波动电动力学的理论预测吻合得很好。对于SiC-Si样品，获得了超过~ 8.2的黑体极限的通量增强，由于SiC和Si光线的光谱失配以及SPhP和SPP共振，其小于Si-Si样品的增强（~ 12.5）。然而，由于SiC中的损耗低于Si并且SPhP-SPP耦合比SPP耦合弱，SiC-Si样品的近场增强表现出更显著的单色行为，其共振通量比Si-Si样品的共振通量大约5倍。这项工作表明，它是可能的调制NFRHT通过表面极化激元耦合，并将加速开发的能量转换和热管理设备利用近场效应的不同材料之间的热辐射。
2020-03-06 physics.app-ph physics.optics
Tailoring Near-Field-Mediated Photon Electron Interactions with Light Polarization
近年来，自由电子与近场的非弹性相互作用在操纵和整形自由电子波包方面引起了人们的关注。了解非弹性截面的性质和依赖于光学近场的偏振对于量子敏感测量的基本方面和新应用的发展都是重要的。在这里，我们调查的极化和空间分布的等离子体激元近场分布的塑造自由电子和控制的能量转移机制的影响，但也定制的电子反冲。我们特别指出，激发光的偏振可以作为一个控制旋钮，通过经验的电子反冲传播的加速和减速路径的方式。我们还证明了定制的局部等离子体激元的形状的可能性，通过将特定的纳米棒的安排，以增强或阻碍自由电子的横向和纵向反冲。我们的研究结果开辟了一条通往等离子体近场工程的路线，用于相干操纵和控制慢电子束，以创建所需形状的电子波包。
2022-11-17 physics.optics quant-ph
Electrical excitation of surface plasmons
我们利用等离子体介导的两步动量下转换方案将低能隧穿电子转换为传播光子。沿着延伸的金纳米线传播的表面等离子体激元（SPP）在一端被低能电子隧穿激发，然后在另一端被转换为自由传播的光子。激发和外耦合的分离证明隧穿电子激发间隙等离子体激元，间隙等离子体激元随后耦合到传播等离子体激元。我们的工作表明，电子隧穿提供了一个非光学的，电压控制和低能量的路径发射表面等离子体激元纳米结构，如波导
2011-03-28 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Near-field optical microscopy with a nanodiamond-based single photon tip
我们介绍了一个点状扫描单光子源，在室温下工作，并提供了一个特殊的光稳定性（无闪烁，无漂白）。这是通过以受控的方式在光学探针的顶点处接枝具有单个氮空位色心占据的金刚石纳米晶（尺寸约20 nm）来获得的。作为一个应用，我们在近场成像金属纳米结构，从而实现了近场扫描单光子显微镜在室温下的长期工作。我们的工作可能对纳米科学的各个新兴领域都很重要，这些领域需要量子发射体的准确定位，例如量子等离子体激元学。
2009-09-08 physics.optics
Matters Arising in -- "Plasmon-driven carbon-fluorine (C(sp^$3$)-F) bond activation with mechanistic insights into hot-carrier-mediated pathways"
在最近的论文~[Nature Catalysis 3，573（2020）]中，Robatjazi { \em et al.}展示了在光照和外部加热下在由Pd岛修饰的Al纳米晶体上的加氢脱附。他们的结论是，由于“热”电子的作用，电子能有效地和选择性地完成所需的转化\ce{CH3F + D2 -> CH3D + DF}，这一点可以通过光照诱导的活化能降低来证明。尽管同一小组在先前工作中发现的一些问题已经得到解决，但对《自然催化》3，573（2020）中数据的审查对方法和中心结论都提出了质疑。首先，我们证明了~[Nature Catalysis 3，573（2020）]中的热控制实验没有将热与“热电子”贡献分开，因此从这些实验中得出的任何结论都是无效的。然后，我们表明，改进的热控制意味着反应的活化能不会改变，并且独立的纯热计算（仅基于原始手稿中提供的样品参数）完美地解释了测量数据。为了完整起见，我们还解决了热成像仪的校准中的技术问题，一些测量数据的不合理的不合格，以及关于其余主要结果的方面，包括用于调查反应选择性的质谱方法，以及关于化学计量和反应顺序的声明。所有这一切都表明，热电子参与的举证责任尚未得到满足。
2021-05-13 physics.chem-ph physics.optics
Interacting quantum plasmons in metal-dielectric structures
我们发展了一个一致的量子描述的表面等离子体与量子发射器和外部电磁场的相互作用。在色散和吸收介质中的宏观电动力学框架内，我们推导出，在马尔可夫近似下，正则哈密顿量，交换关系，和耦合参数的任意形状的金属介质结构的特征尺寸远低于衍射极限的等离子体模式。然后，我们开发了一种新的量子方法桥接的宏观和规范的计划，其中描述了相互作用的等离子体的玻色子模式与线性色散的电磁场和量子发射器的耦合介导的经典等离子体。通过准确地占介质的光学色散和损失的表面等离子体激元与光和本地化的电子激发的相互作用，这种方法可以作为一个框架，研究非马尔可夫效应等离子体激元。
2021-01-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
All-optical active plasmonic devices with memory and power switching functionalities based on epsilon-near-zero nonlinear metamaterials
全光有源等离子体激元器件对于设计高效的纳米光子电路具有重要意义。我们从理论上提出并数值研究了一种有源等离子体激元器件，该器件由厚度小于100纳米的非线性ε近零超材料板组成，该板位于线性ε近零超材料衬底上。我们预测，在自由空间耦合配置，该设备，在低强度下工作，将显示等离子体介导的滞后行为，因为反射和入射光波之间的相位差原来是多值的，并依赖于激发过程的历史。这种滞后行为将允许将所提出的装置视为紧凑的存储器单元，其状态可通过测量由非线性等离子体波携带的所提及的相位差或功率来访问，所述功率也是多值的。由于多个等离子体激元功率包括正值和负值两者，因此该装置还将在沿着磁滞回线的每个跳跃处作为等离子体激元功率方向的开关操作。
2011-01-13 physics.optics
Purcell factor for plasmon-enhanced metal photoluminescence
本文提出解析模型描述低于衍射极限金属纳米结构中MPL增强机制，推导出任意形状结构的MPL Purcell因子普适表达式，并揭示直接复合与天线介导过程干涉导致MPL光谱带蓝移。
2023-07-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Propagation of Surface Plasmons in Ordered and Disordered Chains of Metal Nanospheres
我们报告了一个表面等离子体（SP）在有序和无序的线性链的金属纳米球的传播的数值研究。在我们的模拟中，SP在链的一端由近场尖端激发。然后，我们发现数字SP振幅作为传播距离的函数。发现了两种类型的SP。第一个SP，我们称之为普通的或准静态的，是介导的短距离，近场电磁相互作用链。这种激发强烈地受到金属中的欧姆损失和链中的无序的影响。这两种效应分别通过吸收和辐射损失导致准静态SP的空间衰减。第二个SP是介导的较长距离，远场相互作用的纳米球。我们把这个SP称为非常SP或非准静态SP。非准静态的自激电位由于其谱线的积分权很小，不能被近场探针有效激发。正因为如此，在小的传播距离，这个SP是占主导地位的准静态SP。然而，非准静态SP的欧姆和辐射损耗的影响，在很小的程度上比准静态的。正因为如此，非准静态SP变得占主导地位，足够远离激励尖端，并可以传播到显着的距离，几乎没有进一步的能量损失。这种非准静态的光子晶体具有独特的物理性质，可以应用于全光集成光子系统。
2006-09-15 physics.optics
Mid-infrared directional surface waves on a high aspect ratio nano-trench platform
光学表面波，高度本地化的模式绑定到介质的表面，使光在纳米级的操纵，从而影响了纳米科学的广泛领域。利用人工设计的光学材料--超材料作为界面接触介质，可以显著改善表面波的传播，甚至产生新型的波。在这里，我们证明了高深宽比（1：20）的光栅结构与等离子体层在深纳米级沟槽功能作为一个多功能的平台，支持表面和体积红外波。表面波表现出独特的特性组合，如方向性，宽带存在（从4 μ m到至少14 μ m及以上）和高度局部化，使其成为有效控制红外频率范围内的光的有吸引力的工具。
2017-04-20 physics.optics
Surface Plasmon Assisted Control of Hot-Electron Relaxation Time
表面等离子体激元介导的热载流子产生被广泛用于在包括太阳能电池、光电二极管和光学调制器的许多类型的光电子器件中操纵电子-光子相互作用。各种各样的等离子体系统，如纳米粒子，谐振器和波导已被引入，以提高热载流子的产生，然而，传播的表面等离子体对热载流子寿命的影响还没有被清楚地证明。本文系统地研究了表面等离子体激元与Kretschmann组态耦合作用下薄膜金（Au）样品中的热载流子弛豫。我们观察到，在金属表面的局部受限的电场显着影响的热载流子分布和电子温度，这导致在一个减慢的热电子弛豫时间，而不管在金薄膜的吸收功率的平均值。这一结果可以扩展到其他等离子体纳米结构，使整个光学频率范围内的热载流子寿命的控制。
2019-11-21 physics.app-ph physics.optics
Molecular coupling of light with plasmonic waveguides
我们使用分子来耦合光进出微尺度等离子体波导。能量转移，介导的表面等离子体，从供体分子到受体分子超过10微米的距离被证明。也观察到从供体分子的表面等离子体激元耦合发射在类似的距离远离激发点。我们用于定位染料分子的光刻制造方法允许缩放到纳米尺寸。使用分子作为远场和近场光之间的耦合器提供了以下优点：不需要特殊的激发几何结构，任何光源都可以用于激发等离子体激元，并且激发可以在衍射极限以下局部化。此外，分子的使用具有与分子电子学集成以及在制造中使用分子自组装的潜力。我们的研究结果构成了一个等离子体激元波导的原理证明，其中信号的输入和输出耦合是由分子完成的。
2007-07-23 physics.chem-ph physics.optics
On-chip label-free plasmonic based imaging microscopy for microfluidics
在这项工作中，我们展示了芯片上的无标记成像显微镜，使用真实和傅立叶平面（FP）表面等离子体激元（SP）的微观暗场图像，激发工程1D和2D低纵横比周期性等离子体纳米结构。周期几乎等于共振波长的周期性等离子体纳米结构被设计为在垂直入射下在可见光谱中表现出透射共振作为透射峰，而不使用异常的光学透射现象。等离子体纳米结构表现出90度的偏振旋转介导的差分相位延迟在SP模式由于横向电和磁组件。这被用来开发暗场片上等离子体偏振显微镜，用于在实平面和傅立叶平面中成像SP激发。在将这些等离子体纳米结构与基于SU- 8的微流体通道成功集成之后，展示了对无标记芯片传感的实时监测。使用等离子体纳米结构的颜色选择性过滤性质，对在微流体通道中的等离子体纳米结构上流动的无色混溶和不混溶分析物的界面进行无标记芯片上成像。由于成像在芯片上实现，并且不需要任何复杂和庞大的布置，因此它将非常适合于芯片上的护理点诊断。
2018-02-07 physics.app-ph physics.optics
Designing plasmonic eigenstates for optical signal transmission in planar channel devices
片上光电和全光信息处理范例需要紧凑的信号传输实现，纳米级表面等离子体激元电路提供了相关的解决方案。这项工作证明了由晶体腔支持的2D等离子体本征模介导的定向信号透射率。通道装置包括两个介观三角形输入和输出端口，并在可见光到红外范围内维持离域的高阶等离子体共振，以实现在超过2 $μ$ m的距离上耦合的两个受限入口和出口之间的可控透射率。当旋转入射线偏振时，透射率衰减> 20dB，从而提供方便的切换机制。对于给定的工作波长的最佳透射率取决于设置支持离域模式的空间和光谱特性的器件的几何设计。我们的方法是高度通用的，并开辟了更复杂的信息处理使用纯等离子体或混合纳米光子架构的方式。
2018-09-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Design of an optimized $\text{MoS}_2$-based highly sensitive near-infrared surface plasmon resonance imaging biosensor
为了提高成像灵敏度和检测准确度，设计了一种基于铝基$\text{MoS}_2$的表面等离子体共振成像生物传感器。所提出的生物传感器在近红外区表现出比石墨烯基生物传感器更好的性能。在1540 nm波长处获得大于970 $\text{RIU}^{-1}$的高成像灵敏度。研究了铝膜厚度、$\text{MoS}_2$层数和传感层折射率对传感器性能的影响，得到了一种优化的传感器设计方案。此外，还比较了$\text{MoS}_2$与其他二维过渡金属硫属化合物生物传感器在近红外区的传感性能。所设计的$\text{MoS}_2$介导的表面等离子体共振成像生物传感器可用于同时检测多种生物分子相互作用。
2017-10-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Plasmon enhanced optical tweezers with gold-coated black silicon
等离子体光镊是一种普遍存在的工具，用于在低光子通量下精确操纵纳米颗粒和生物分子，而飞秒激光光镊可以探测被捕获物质的非线性光学性质，并应用于生物诊断。为了在实际应用中采用等离子体光镊，必须在不影响捕获效率的情况下开发大规模的制造工艺。在这里，我们开发了一种新的平台，连续波（CW）和飞秒等离子体光镊，基于镀金的黑硅。与传统的光刻方法相比，该制造方法依赖于简单的、单步的、无掩模的桌面激光处理水中的硅，这有利于可扩展性。镀金黑硅支持可重复的捕获效率，可与迄今为止报道的最高效率相媲美。从更基本的方面来看，等离子体激元介导的效率增强是共振效应，并且因此取决于捕获光束的波长。令人惊讶的是，等离子体增强的捕获效率的波长表征已经回避了文献。在这里，我们利用记录的捕获效率的可重复性，提供的镀金的黑硅平台，并执行的捕获过程的波长相关的表征，揭示了共振特性的捕获效率最大值。镀金黑硅是一个有前途的大规模并行捕获应用平台，将扩大纳米工程，生物学和集体生物光子效应研究中的光学操纵范围。
2016-06-27 physics.optics
Optical binding via surface plasmon polariton interference
光学结合允许由于形成自洽的光学捕获势而产生机械稳定的纳米颗粒配置。虽然经典的衍射极限阻止实现深亚波长的安排，辅助纳米结构，使定制光学力通过额外的相互作用通道。在这里，一个二聚体配置旁边的金属表面进行了详细的分析和表面等离子体极化激元波的贡献被发现支配的相互作用动力学。结果表明，相互作用的通道，介导的共振表面波，能够实现亚波长稳定的二聚体。此外，表面模式的矢量结构允许两个偶极纳米颗粒之间沿着其偶极矩方向结合，这与真空结合相反，真空结合在垂直于偶极矩极化方向的方向上形成稳定的配置。此外，由于表面等离子体激元相互作用通道的存在，光学束缚刚度提高了一个数量级。这些现象为开发新的灵活的光学操纵器铺平了道路，允许在亚波长尺度上控制纳米粒子轨迹，并为光致各向异性打开了一个机会的空间，即沿着场偏振以及垂直于场偏振的不同周期，粒子在等离子体基片上的组织。
2017-08-18 physics.optics
Dielectric microsphere coupled to a plasmonic nanowire: A self-assembled hybrid optical antenna
混合介观结构可以将介电光学共振与等离子体激元极化激元结合起来，在芯片级纳米光通信和传感中具有重要意义。这项实验研究展示了如何将荧光微球耦合到银纳米线上，作为远程激发的光学天线。为了实现这种结构，自组装方法被用来耦合荧光二氧化硅微球到一个单一的银纳米线。通过在纳米线的一端激发传播的表面等离子体激元，实现了微球的斯托克斯位移回音壁模式（WGM）的远程激发。使用傅立叶平面光学显微镜研究了WGM介导的荧光发射，并对天线的极向和方位发射角进行了量化。有趣的是，银纳米线的厚度被证明有直接的分支上的角发射模式，从而提供了一个设计参数来调谐天线特性。此外，通过采用三维数值模拟，电近场的微球和纳米线之间的间隙结映射，和纳米线耦合到微球的模式被识别。这项工作提供了一种自组装的光学天线，结合了介电光学共振与传播等离子体激元，并可以利用在混合非线性纳米光子学和单分子遥感。
2019-10-09 physics.optics
Absorption cross-section spectroscopy of single strong coupling system between plasmon and molecular exciton resonance using single silver nanoparticle dimer generating surface enhanced resonant Raman scattering
研究了由单一银纳米粒子二聚体和少量染料分子组成的单一强耦合体系在表面增强共振拉曼散射（SERRS）猝灭过程中吸收截面的光谱变化。通过从消光截面中减去散射截面获得吸收截面。这些横截面的光谱变化进行了评估，使用一个经典的杂交模型组成的等离子体激元和分子激子，包括一个分子的多级属性。在散射和消光截面的变化表现出蓝移，其峰值能量和增加的峰值强度，分别在SERRS淬火。这些属性有效地再现在模型中，通过降低耦合能量。特别地，散射和消光截面中的峰表现为吸收截面中的峰或谷，这取决于散射损失的程度，这反映了二聚体尺寸。这些结果对于优化强耦合体系的电子激发态介导的光物理和光化学效应是有用的。
2019-02-23 physics.optics
3D manipulation with scanning near field optical nanotweezers
纳米技术的最新进展促使人们需要工具来准确和非侵入性地操纵单个纳米物体。在可能的策略中，已经预见到光学力可以为研究人员提供能够捕获样本并在3D中移动它的纳米光学镊子。然而在实践中，所涉及的弱光学力和光热问题的结合迄今为止阻止了它们的实验实现。在这里，我们展示了第一个3D光学操纵单个50 nm的电介质对象与近场纳米镊子。纳米光学陷阱是通过在锥形金属涂层光纤的末端设计蝴蝶结等离子体孔径来构建的。捕获操作和监测都是通过光纤进行的，这使得这些纳米镊子完全自主并且没有笨重的光学元件。所实现的捕获性能允许被捕获的样品在几分钟内以非常低的阱内强度移动数十微米。这种新颖的非侵入性方法被预见到通过提供对包括热敏生物标本在内的纳米尺寸物体的前所未有的控制水平来打开纳米科学的新视野。
2014-01-09 physics.optics
Near-Field Vibrational Energy Transfer for Mid-Infrared Upconversion in Plasmonic Nanogaps
University of Birmingham（伯明翰大学）
该研究通过近场振动能量传输实现中红外上转换，利用等离子体纳米间隙增强分子间相互作用，展示了振动能量向可见光发射的转换过程，并实现了超过0.3%的上转换效率。
2026-05-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Acoustically-driven surface and hyperbolic plasmon-phonon polaritons in graphene/h-BN heterostructures on piezoelectric substrates
石墨烯中的表面等离子体激元与极性基底中的表面声子强烈耦合，导致杂化表面等离子体激元-声子极化激元（SPPP）。我们证明，表面声波（SAW）可以用来发射传播SPPP在石墨烯/h-BN异质结构的压电基板上，如AlN，SAW诱导的表面调制作为一个动态的衍射光栅。与裸石墨烯/AlN系统相比，通过引入h-BN膜大大提高了光耦合的效率。h-BN中间层不仅显著改变了SPPP的分散性，而且还提高了它们的寿命。SPPPs的强化与石墨烯中诱导的较高载流子迁移率以及与h-BN和AlN表面声子的耦合有关。除了表面声子，双曲声子出现在多层h-BN膜的情况下，导致杂化双曲等离子体-声子极化激元（HPPPs），也介导的SAW。这些结果为工程SAW基石墨烯/h-BN等离子体器件和覆盖中红外到太赫兹范围的超材料铺平了道路。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tight bounds and the role of optical loss in polariton-mediated near-field heat transfer
该研究提出体等离激元与极性介质近场辐射热传递的解析框架，推导闭合形式热导并建立光学损耗与共振频率最优匹配的普适条件及紧界，用于定量评估极化激元材料。
2023-03-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrasensitive and highly accurate long-range surface plasmon resonance biosensors based on two-dimensional transition metal dichalcogenides
二维过渡金属二硫属化合物（TMDCs）作为石墨烯的替代等离子体支持材料，在传感领域具有潜在的应用前景。在这里，我们提出了一种超灵敏，准确的远程表面等离子体共振（LRSPR）成像生物传感器与二维TMDC层，它显示出更高的检测精度比传统的SPR生物传感器。结果表明，与以往石墨烯基LRSPR或SPR成像传感器的成像灵敏度随石墨烯层数的增加而降低不同的是，TMDC层的加入可以提高LRSPR生物传感器的成像灵敏度.硫族化合物-Cytop-gold-TMDCs生物传感器的灵敏度增强或降低效应取决于金薄膜和Cytop层的厚度。可以获得大于4000 $\text{RIU}^{-1}$的成像灵敏度，具有大于120 $\text{deg}^{-1}$的高检测精度。我们期望所提出的TMDCs介导的LRSPR成像传感器可以提供潜在的应用在化学传感和生物传感的高灵敏度和准确的同时检测多个生物分子的相互作用。
2017-09-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Coupling of deterministically activated quantum emitters in hexagonal boron nitride to plasmonic surface lattice resonances
本文提出一种可扩展耦合方法，使六方氮化硼中的色心系综与离域高品质等离激元表面晶格共振耦合，为室温单光子源及片上光子量子应用提供新平台。
2019-09-05 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Sensitive singular-phase optical detection without phase measurements with Tamm plasmons
光与材料界面的光谱定制相互作用在传感，光电探测和光能转换方面提供了许多令人兴奋的应用。特别是，在选定的频率伴随着反射信号中的急剧相位变化的光反射率的完全抑制形成了超灵敏的单相位光学检测方案，如布鲁斯特和表面等离子体干涉测量的发展的基础。然而，平面界面上的布鲁斯特效应和表面等离子体介导的吸收都限于入射光的一个偏振和倾斜激发角，并且可能具有由材料介电指数和等离子体频率决定的有限带宽。为了减轻这些限制，我们设计了窄带超吸收器等离子体材料嵌入到介电光子纳米结构与拓扑保护的界面Tamm等离子体状态。这些结构具有平面几何形状，并且不需要纳米图案化来实现入射光在宽范围的入射角（包括法向入射）中的两种偏振的完美吸收。它们的吸收线通过介电光子纳米结构的光子带结构的工程设计在非常宽的光谱范围内是可调谐的，以实现跨与等离子体吸收体的界面的几何相位的反转。我们概述了通过共轭阻抗匹配在具有耗散损耗的Tamm结构中实现理想吸收率的设计策略。我们通过建模进一步展示了如何设计这些结构以支持尖锐的非对称振幅共振，这可用于提高仅振幅检测方案中光学传感器的灵敏度，该方案不需要使用庞大且昂贵的椭圆偏振测量设备。
2018-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
