Nonlocal effects in metallic nanoparticles: the kinetic approach outlook
对于金属纳米粒子，小于自由电子路径，粒子的表面上出现的非局部效应的影响。粒子内部的光感应电流开始依赖于场的空间导数，这导致麦克斯韦方程的修改。因此，米氏理论的结果以及介电函数和光学电导率的定义应该重新审视。对于球形纳米粒子，得到了考虑非局域性的高频电流的显式表达式。讨论了非局域贡献与光频率和粒子尺寸的关系。
2016-04-25 cond-mat.mes-hall
Mesoscopic Stoner instability in metallic nanoparticles revealed by shot noise
我们研究顺序隧道通过金属纳米粒子接近的斯通纳不稳定性耦合到平行磁化电极。增加偏置电压连续打开与纳米颗粒的总自旋的激发相关联的传输通道。对于电流来说，这只会导致阶梯式的增加。与此相反，Fano因子示出了作为偏置电压的函数的大的超泊松值和次泊松值之间的振荡。我们解释了广义随机电报噪声的增强Fano因子，并提出了一个方便的工具，探测介观Stoner不稳定性的散粒噪声。
2012-04-19 cond-mat.mes-hall
Decay of dark and bright plasmonic modes in a metallic nanoparticle dimer
我们开发了一个通用的量子理论的耦合等离子体激元模式产生的近场局部表面等离子体激元之间的相互作用在异质金属纳米粒子二聚体。特别是，我们提供了明亮和黑暗的等离子体激元模式的频率和衰减率的解析表达式。我们表明，对于足够小的纳米颗粒，暗等离子体模式的主要衰减通道，它与光弱耦合，因此不受辐射阻尼的影响，是非辐射起源的，对应于朗道阻尼，即，衰变成电子空穴对。
2015-01-22 cond-mat.mes-hall
Spin-Noise and Damping in Individual Metallic Ferromagnetic Nanoparticles
我们介绍了一个高度敏感和相对简单的技术来观察单个镍纳米粒子的磁化运动，在毫开尔文温度下的电子隧穿电荷传感的基础上。通过纳米粒子的顺序电子隧穿驱动非平衡磁化动力学，这引起了我们实时测量的有效电荷噪声。在自由自旋扩散区，电子和磁化强度处于细致平衡状态，我们观察到磁阻尼时间随磁场的变化呈现出一个峰值，其最长阻尼时间为$\simeq 10$ ~ ms。
2017-11-14 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
Metallic nanoparticle on micro ring resonator for bio optical detection and sensing
我们研究了金属纳米颗粒对环形谐振器的独特影响，特别是多个Au纳米颗粒对片上四端口结构的微环形谐振器的影响。对于Au纳米颗粒，由于其具有比空气小的真实折射率和大的吸收折射率，我们发现其环形谐振波长发生了蓝移，而不是通常观察到的介电纳米颗粒的红移。滴口强度强烈地依赖于纳米颗粒的数量和尺寸，而与纳米颗粒的位置相对无关。还讨论了Au的穿透深度与共振模式倏逝尾之间的相关性，以揭示Au纳米颗粒用于检测、传感和纳米医学的独特性质。
2010-08-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Fluorescence from metallic silver and iron nanoparticles prepared by exploding wire technique
本文报道了银和铁纳米粒子在不同溶液相和表面覆盖下的强烈可见荧光的观察结果。通过在纯水中爆炸纯银和铁丝，得到金属银和铁纳米颗粒。牛血清白蛋白吸附在银纳米粒子上后，其荧光强度增强。聚乙烯吡咯烷酮聚合物在爆炸介质中的存在导致铁纳米颗粒的稳定生长，具有增强的荧光强度。荧光被发现是表面/界面依赖。荧光是由于特征界面能带之间的电子跃迁。铁纳米颗粒的磁性从磁滞测量中得到证实。
2006-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oscillatory Size-Dependence of the Surface Plasmon Linewidth in Metallic Nanoparticles
研究了金属纳米粒子光吸收光谱中，以电子-空穴对衰减为主要通道时，表面等离子体共振的线宽。在一个半经典的方法，我们发现，电子空穴密度密度相关振荡作为粒子的大小的函数，导致线宽的振荡。这一结果在碱金属和贵金属颗粒的数值上得到了证实。虽然线宽可以强烈增加，但当颗粒嵌入基质中时，振荡持续存在。
2002-04-09 cond-mat.mes-hall
Mechanical modulation of single-electron tunneling through molecular-assembled metallic nanoparticles
我们提出了一个单电子隧穿纳米机械双势垒隧穿结形成使用振动扫描纳米探针和金属纳米粒子连接到金属衬底通过分子桥的微观研究。我们通过振动纳米探针上的隧穿电流、位移电流和电荷感应静电力来分析单电子在纳米粒子上的运动。我们证明了机械单电子旋转栅门效应通过应用该理论的金纳米粒子连接到金基板通过烷烃二硫醇分子桥和探测的振动铂尖。
2004-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sidebands in the light absorption of driven metallic nanoparticles
利用主方程描述了激光驱动金属纳米粒子表面等离子体激元的动力学过程。在马尔可夫近似下，研究了从光吸收实验中的弱激发到泵浦-探测光谱中的强激发的不同制度的动力学。结果表明，两个集体水平是足够的，以描述表面等离子体的动力学。在此基础上，我们预测了泵浦-探测实验中探测光场吸收谱中边带的出现。
2007-03-27 cond-mat.mes-hall
Radio-frequency capacitance spectroscopy of metallic nanoparticles
近年来，我们对纳米材料的电子性质的理解取得了很大进展，其中至少有一个维度小于100 nm。然而，接触真正的纳米级材料，如单个分子或纳米颗粒仍然是一个挑战，因为即使是最先进的纳米加工技术，如电子束光刻，最多也只有几纳米的分辨率。在这里，我们提出了一种制造和测量技术，允许高灵敏度和高带宽读出的离散量子态的金属纳米粒子，不需要纳米分辨率或精度。这是通过将纳米颗粒耦合到谐振电路并测量反射的射频信号的相位来实现的。这只需要一个单一的隧道接触的纳米粒子，从而简化了设备的制造和提高产量和可靠性。该技术被证明是由2.7 nm的硫醇涂层的金纳米粒子，这是在良好的定量与理论一致的测量。
2015-03-16 cond-mat.mes-hall
Single plasmon hot carrier generation in metallic nanoparticles
金属纳米粒子中局域表面等离子体激元衰变产生的热载流子由于其在光电、光伏和光催化等方面的应用而受到广泛的研究。从经典的角度来看，等离子体激元是纳米粒子中电子的相干振荡，但它们的量子化性质在量子等离子体学的新领域中脱颖而出。在这项工作中，我们介绍了一个量子力学材料的具体方法来描述单量子化等离子体的衰变成热电子和空穴。我们发现，热载流子产生率显着不同的半经典预测。我们还研究了没有等离子体特征的激发的衰减，并表明它们的热载流子速率与小纳米颗粒的等离子体激发的衰减相当。我们的研究提供了一个严格的和一般的基础，为进一步发展等离子体激元热载流子的研究，在等离子体激元制度所需的超小型设备的设计。
2019-04-07 cond-mat.mes-hall
Microscopic theory of single-electron tunneling through molecular-assembled metallic nanoparticles
我们提出了一个微观理论的单电子隧穿通过金属纳米粒子连接到电极通过分子桥。它结合了电子输运通过分子结的理论与纳米粒子上的充电动力学的描述。我们应用该理论研究单电子隧穿通过金纳米颗粒连接到金电极通过两个代表性的苯为基础的分子。我们使用基于第一性原理的非平衡格林函数理论计算了纳米颗粒和连接分子之间的电荷转移引起的纳米颗粒上的背景电荷、分子结的电容和电阻。我们证明了各种各样的传输特性，可以通过“工程”的金属分子相互作用。
2003-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electromagnetic interaction between a metallic nanoparticle and surface in tunnelling proximity modelling and experiment
我们模拟的局域表面等离子体共振的Au纳米粒子内的Au衬底的隧道附近，并表明，模式可以确定与负责从扫描隧道显微镜的光发射。相对于孤立的纳米粒子的模式，这些模式显示出显着的红移，进一步延伸到红外线的半径增加，主要是由于邻近诱导的有效体等离子体频率的降低。场增强因子的空间映射示出了场的振荡变化，在介电基板的情况下不存在;还示出了模式的局部化程度，以及因此电磁可实现的分辨率主要取决于纳米颗粒半径，仅对波长具有弱依赖性。
2009-07-01 cond-mat.mes-hall
Self-assembled metallic nanoparticle template --- a new approach of surface nanostructuring at nanometer scale
在目前的工作中，银和铜纳米结构的形成高度取向的热解石墨（HOPG）与自组装金纳米粒子（Au NPs）改性的证明。实现了具有纳米分辨率的表面图案化。不同的方法，如场发射扫描电子显微镜（FEGSEM），能量色散谱（EDS）和X射线光电子能谱学（XPS）被用来说明选择性沉积的银和铜的金纳米粒子。讨论了银、铜离子在$n$ -十二烷基硫醇包覆的金纳米粒子上的还原机理。
2017-10-04 cond-mat.mes-hall
Fano Resonance Induced Anomalous Collective Hotspots in Metallic Nanoparticle Dimer Chains
在金属纳米结构中，由于局域表面等离子体激元（LSP）而产生的具有强近场的热点具有各种应用，例如表面增强拉曼散射（SERS）。周期性金属纳米结构中LSP之间的长程库仑耦合可能导致有趣的集体效应。本文研究了一维金属纳米粒子二聚体链中局域场增强和集体等离子体共振的联合效应。研究发现，间隙中强的近场和金属纳米颗粒间的远场相互作用导致了具有电磁场双重增强的反常集体热点。特别地，入射场和感应内场之间的干涉导致了Fano型效应，伴随着Wood反常相关的相消干涉和宽度极窄的强共振。我们的系统研究表明，局域结构和全局结构之间的相关性对聚集点有重要影响，当入射场极化方向平行于二聚体长轴时，二聚体的最佳取向（相对于链方向约60°）可获得最大的能隙场增强.
2016-02-16 cond-mat.mes-hall
Surface plasmon in metallic nanoparticles: renormalization effects due to electron-hole excitations
电子环境导致金属纳米颗粒中集体表面等离子体激元激发的退相干和耗散。我们表明，耦合到电子环境的影响的宽度和位置的表面等离子体共振。相对于经典的米氏频率的红移出现除了由纳米颗粒外部的电子密度溢出引起的。我们通过半经典膨胀表征溢出效应，并获得其对温度和纳米颗粒尺寸的依赖性。我们证明，溢出和环境引起的移位是必要的，以解释实验观察到的频率，并确认我们的研究结果的共振频率的随时间变化的局部密度近似计算。的大小和温度依赖性的环境影响的结果在定性协议与泵浦-探测光谱测量的差分光传输。
2006-10-27 cond-mat.mes-hall
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
Shape effects on localized surface plasmon resonances in metallic nanoparticles
用边界积分方程方法研究了金属纳米粒子光滑形状变化对局域表面等离子体共振的影响。边界积分方程方法允许纳米颗粒极化率的紧凑表达式，其被表示为依赖于与边界积分方程方法相关联的积分算子的本征值和本征函数的项的本征模和。形状变化不仅改变本征值，而且改变它们与电磁场的耦合权重。因此，形状的相当小的变化可能引起耦合权重的大的变化。已经发现，带来>12%的体积变化的形状变化引起金属纳米颗粒的消光光谱中的结构变化。此外，本征值和它们的耦合权重的最大变化遇到的形状变化沿纳米粒子的最小横截面。这些结果对等离子体纳米结构的设计具有指导意义。
2013-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
NMR lineshape in Metallic Nanoparticles: a Matrix Continued Fraction evaluation
在金属纳米颗粒中，每个磁核所看到的不同电子环境产生了NMR频率的奈特位移分布，其被观察为不均匀加宽的线形。我们在一个简单的LCAO模型中研究了s电子在费米能级的局域态密度的涨落。我们采用矩阵连分数计算格林函数。结果表明，随着颗粒尺寸的减小或温度的降低，谱线不对称加宽，位移减小，满足普适的标度函数。然而，对于非常小的粒子，表面状态变得相关，以确定一个线型，从通用的缩放行为。这些趋势与在Cu和Pt颗粒中观察到的趋势一致。
1997-05-02 cond-mat.mes-hall
Possibility of Electron Pairing in Small Metallic Nanoparticles
我们研究了零温下小金属纳米粒子中电子配对的可能性。在这些粒子中，电子和声子都是介观的，即通过纳米粒子的有限尺寸进行修改。在一个简化模型的框架内描述了电子、声子及其相互作用。有效的电子-电子相互作用是从潜在的电子-声子相互作用。计算了有效相互作用和库仑相互作用对电子能谱的影响。结果是铝，锌和钾纳米粒子含有几百个原子。我们发现，很大一部分的铝和锌粒子表现出修改其电子光谱由于配对相关性，而配对相关性不存在于钾粒子。
2011-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tuning the plasmon resonance of metallic tin nanocrystals in Si-based materials
研究了金属锡纳米粒子嵌入硅基基质材料的光学性质。采用射频磁控溅射法制备含有纳米颗粒的薄膜，然后进行非原位热处理。用透射电子显微镜测定了纳米粒子的形状和尺寸分布，发现纳米粒子都是球形的金属锡粒子，当以SiO2和非晶硅为主体材料时，观察到纳米粒子中存在局域表面等离子体共振。光学光谱显示，局部表面等离子体共振是在约5.5 eV的锡纳米粒子在SiO2，在约2.5 eV的非晶硅。SiO2中的锡纳米颗粒的尺寸可以通过改变薄膜的锡含量来改变;这被用来调节局部表面等离子体共振。
2010-05-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
On Surface Plasmon Damping in Metallic Nanoparticles
从理论上研究了金属纳米粒子（MNP）中表面等离子体（SP）振荡衰减的两种可能机制：a）SP的辐射衰减，b）SP振荡与基体中电子跃迁的共振耦合。结果表明，辐射阻尼率是成正比的电子在MNP的数量，因此，这个通道的能量流出MNP成为必不可少的相对较大的粒子。第二种机制的研究表明，MNP的SP振荡能量泄漏率不依赖于颗粒尺寸，而完全取决于基质的光学特性。结果表明，对于3-5 nm尺寸的非常小的MNP，其中强的3D尺寸量子化效应抑制了电子-声子相互作用，在某些情况下，共振耦合提供了有效的能量流出。
2003-06-05 cond-mat.mes-hall
Generation of plasmonic hot carriers from d-bands in metallic nanoparticles
我们提出了一种方法来掌握众所周知的挑战，在金属纳米粒子的等离子体激元诱导的热载流子速率的d-波段的计算的贡献。我们概括了广泛使用的球阱模型的纳米粒子波函数平坦的d-波段使用的包络函数技术。使用费米的黄金法则，我们计算的热载流子的产生率后，由于从d-带状态到一个sp-带状态或从一个sp-带状态到另一个sp-带状态的过渡的等离子体激元的衰变。我们将此理论应用于半径为20~nm的球形银纳米粒子，并研究了热载流子速率对d带能量的依赖关系。我们发现，对于半径小于2.5nm的纳米粒子，热载流子的产生主要是由sp带态到sp带态的跃迁引起的，而对于较大的纳米粒子，热载流子的产生主要是由d带态到sp带态的跃迁引起的.
2020-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A universal signature in the melting of metallic nanoparticles
从实验和理论的角度来看，表征纳米颗粒的熔化行为是一个巨大的挑战。为此，我们公开了一种基于簇的对分布函数的通用签名，该对分布函数是来自X射线实验分析工具的可测量的量。从不同的化学物种（镍，铜，钯，银，金和铂），在一个很宽的尺寸范围（146至976个原子）的金属纳米粒子的系统研究，并使用晶体和五倍孪生形状作为初始配置，它出现的熔融转变是由对分布函数中的第二个最近的邻居的峰消失的信号。为此，我们表明，“冷”和“热”的参考结构之间的对分布函数的相对交叉熵与它们的热量曲线相关，从而也提出了在熔化温度的准一阶转变。最后，我们证明了富有成效的应用所提出的结构表征方法，以确定在一个强相互作用的环境中，低对称性的固体和熔融相的能量准简并的纳米粒子的熔化温度。
2020-10-01 cond-mat.mes-hall
Radiative damping of surface plasmon resonance in spheroidal metallic nanoparticle embedded in a dielectric medium
采用局域场方法和动力学方程方法计算了任意介质中球形金属纳米粒子的表面等离子体辐射阻尼。详细研究了表面等离子体共振的辐射阻尼随粒子半径、形状、周围介质的介电常数和光频率的变化关系。结果表明，辐射阻尼随粒子半径的平方增长，并随粒子尺寸和周围介质介电常数的变化而振荡。非常注意的是，电子表面散射的等离子体衰变的贡献。所有的辐射阻尼的计算都通过Au和Na纳米颗粒的例子来说明。
2012-10-20 cond-mat.mes-hall
Development of theoretical descriptors for cytotoxicity evaluation of metallic nanoparticles
基于纳米毒理学领域定量构效关系（QSAR）方法的最新发展，我们提出了一种基于第一性原理计算结果开发额外描述符的方法。为了评价金属纳米颗粒的生物化学活性，我们考虑两个过程：从样品表面到水介质的离子提取和表面上的水解离。我们对一组金属（Al、Fe、Cu、Ag、Au、Pt）进行了计算。考虑到实际金属纳米颗粒原子结构的多样性，我们对不同的模型，如（001）和（111）表面，纳米棒，以及两种不同的立方纳米颗粒的0.6和0.3 nm的大小进行了计算。从所选的纳米粒子模型的过程中显着的能量依赖性表明，正确的描述，我们应该结合几个代表性的模型的计算。除了两个研究过程的金属纳米粒子的化学活性的描述符，我们提出的描述符考虑到化学活性的依赖性从纳米粒子的大小和形状。这些计算的计算成本最小化的路线也进行了讨论。
2017-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph
Lifetime of the surface magnetoplasmons in metallic nanoparticles
研究了外加磁场对金属纳米颗粒中电子集体激发的影响。虽然通常的表面等离子体激元对应于集体振荡的电子相对于离子背景的方向上保持平行于磁场，在垂直平面中的组件受到影响的领域，并产生两个集体模式与场相关的频率，表面磁等离子体激元。我们分析了这些集体激发的衰减，通过它们的耦合到粒子-空穴激发，并确定它们的寿命是如何修改的磁场。特别是，我们表明，通常的表面等离子体激元的寿命不修改的磁场，而两个表面磁等离子体激元的寿命呈现出弱的磁场依赖性。光学光谱实验中，建议可以观察到的表面磁等离子体的签名。
2011-03-14 cond-mat.mes-hall
Heat Transport Through Plasmonic Interactions in Closely Spaced Metallic Nanoparticles Chains
我们报告了一个数值研究的热传递通过一维阵列的金属纳米粒子紧密间隔在主机材料。我们的模拟结果表明，多极相互作用发挥了至关重要的作用，通过集体等离子体激元的热输运。分别计算了等离子体热导率和在弹道和扩散状态下的热导率。(a)使用Landauer-Buttiker形式主义，我们已经发现，当主机材料的介电常数取正值，多极相互作用大大提高了几个数量级的集体等离子体激元的弹道热导相比，一个经典的偶极链。相反，当主体材料介电常数取负值时，我们已经证明了非弹道多极模式的存在，这种模式会消除通过链的传热。(b)利用动力学理论，我们还研究了链在扩散近似下的热行为。我们已经表明，金属纳米颗粒链的等离子体热导率可以达到体金属热导率的1%。这一结果可以解释在许多胶体悬浮液（所谓的纳米流体）中观察到的异常高的热导率。
2008-01-24 cond-mat.mes-hall
On Machine Learning Force Fields for Metallic Nanoparticles
机器学习算法最近已经成为一种生成力场的工具，这些力场的精度接近它们所训练的从头计算的精度，但计算速度要快得多。机器学习力场计算速度的提高是金属纳米粒子建模的关键，因为它们的流动性和多漏斗能量景观需要在长时间尺度上进行采样。在这篇综述中，我们首先正式介绍了用于力场生成的最常用的机器学习算法，简要概述了它们的结构和性质。然后，我们解决的核心问题，训练数据库的选择，报告方法已经使用，但未使用的文献。最后，我们报告并讨论了关于机器学习力场的最新文献，以采样能量景观并研究金属纳米颗粒的催化活性。
2019-09-16 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Diamagnetism of metallic nanoparticles as the result of strong spin-orbit interaction
结果表明，随着自旋轨道相互作用的发生，清洁金属纳米粒子的磁化率从顺磁性变为反磁性。利用随机矩阵理论，在对称性分析的基础上，对这种效应进行了量化。特别是，磁化率的函数的对称性破缺参数表示磁通量的交叉从辛酉和正交酉系综。相应的分析和数值计算结果提供了一个定性的解释的实验数据的金纳米棒系综的抗磁性。
2019-07-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
The Decmon-type Decahedral Motif In Metallic Nanoparticles
结构和能量稳定性的结果，一类新的十面体结构基序称为decmon（蒙特哈诺的decahedra）。在对正二十面体进行适当的截断后，这种结构基序呈现出暴露的<100>和小<111>面的，它们之间的激烈竞争使结构非常稳定。通过对金属纳米颗粒结构的分析，揭示了金属纳米颗粒结构转变与团簇大小、表面重构的出现和竞争的关系，以及从Mackay二十面体（I_h）对称结构到规则十面体（D_h）对称结构的转变路径，并给出了金属纳米颗粒中十面体基序的实验证据。
2009-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single and double ultrashort laser pulse scattering by spheroidal metallic nanoparticles
在动力学方法的框架下，发展了超短激光脉冲在金属纳米粒子表面等离子体共振区的散射理论。对于球形颗粒，光散射截面对颗粒的形状，载波频率，脉冲持续时间，和其他因素的依赖性进行了研究。此外，还考虑了金属小粒子与双超短脉冲的相互作用。在这种情况下，当脉冲之间的时间延迟改变时，由粒子散射的能量表现出振荡行为。当粒子尺寸接近于自由电子路径长度时，特别注意粒子表面的贡献，并指出了非球形粒子的动力学方法与Mie理论之间的差别。
2014-12-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
From Molecular to Metallic Gold Nanoparticles: The Role of Nanocrystal Symmetry in the Crossover Region
大块黄金是一种良好的金属，即，由于其离域电子密度可以对诸如电场或温度梯度之类的极小的外部扰动做出响应，因此是电和热的导体。在能量空间中，传导电子的量子态不断地穿越金属的费米能。但是当金分散在有限的纳米尺寸的颗粒或“簇”中时，根据允许的能级和原子排列的对称性和形状，离域电子态在能量空间中重新组合为“壳”。这种重新组合也在费米能附近产生类似于分子中占据和未占据电子轨道之间的能隙的能隙。这些壳层和能隙的形成如何影响纳米颗粒的物理化学性质？如何从“类分子”金纳米粒子到“类金属”金纳米粒子？在这里，我们分析了最近报道的144，146和246个金原子的金纳米粒子的电子结构和光学和手性性质，这些金原子是由湿化学方法制成的，其结构已被解析到原子精度。我们证明了计算如何重组的量子态的价电子可以大大影响的光学性质的纳米粒子在交叉尺寸区域，通过产生一个多波段的分子或单调的金属光吸收。金核的对称性越低，纳米颗粒的金属性越强。潜在的机制源于纳米粒子的电子能级接近费米能的电子敏感分布。总的来说，这项工作揭示了分子纳米颗粒特性如何在交叉尺寸区域改变金属的基本机制。
2018-09-12 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus
Effects of a non-causal electromagnetic response on the linear momentum transfer from a swift electron to a metallic nanoparticle
扫描透射电子显微镜（STEM）中的电子束可以用作在纳米颗粒上诱导运动的工具。采用经典电动力学方法，据报道，从STEM束电子到金属球形纳米颗粒的线性动量转移可以是排斥或吸引快速电子轨迹。这是在定性与实验观察。快速电子与纳米粒子之间的相互作用时间通常为阿秒量级。因此，纳米颗粒在短时间内的电磁响应是至关重要的。然而，据报道，在以前的研究中采用的介电函数提出了一个非因果的前回声在阿秒的时间尺度，这可能会导致不正确的非物理的结果。因此，这些线性动量传递结果的有效性应该重新审视。在这项理论工作中，我们研究了非因果效应的线性动量转移从一个快速电子到金属纳米粒子，无论是铝或金。使用一种有效的数值方法，我们发现，非因果关系，以及不足的数值收敛，可能会导致不正确的排斥线性动量转移的结果。与以前的理论研究报道相反，我们的结果表明，从一个快速电子到球形铝和金纳米粒子，半径为1 nm的线性动量转移，总是有吸引力的。
2021-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lifetime of the first and second collective excitations in metallic nanoparticles
我们确定在各种条件下的金属纳米粒子的表面等离子体激元的寿命，集中在朗道阻尼，这是占主导地位的机制为中等尺寸的颗粒。除了寿命的主要贡献，这顺利地增加与粒子的大小，我们的半经典评估产生一个额外的振荡组件。对于贵金属颗粒嵌入在介电介质中的情况下，它是至关重要的考虑电子约束的细节，我们表明，在这种情况下，寿命是由表面附近的自洽势的形状。足够强的微扰可能导致电子系统的第二次集体激发。我们研究了它的寿命，这是有限的两个衰减通道：朗道阻尼和电离。我们确定的两个贡献的大小依赖性，并表明，第二个集体激发仍然是一个定义良好的共振。
2005-09-12 cond-mat.mes-hall
Microscopyc description of the Photothermal increase of temperature for metallic nanoparticles excited with short-laser pulses
由于光吸收能量而产生的脉冲光热现象是由非辐射衰变机制引起的，其本质上意味着局部自由能的时间变化，从而意味着局部温度的暂时变化。在纳米尺度上，这是一个宏观变量的预测。在这里，我们介绍了一个形式主义的基础上Jarzynski的物理统计描述，解释两种配置的金属纳米粒子之间的平衡自由能差。这样，在一个有限的时间跨度内，我们描述的局部自由能的时间增加，从而产生的局部温度暂时使样品远离热平衡。其结果是一个表达式，其中可以得到光热诱导的金属纳米粒子的温度变化。出于实用目的，我们将研究限制在Au纳米颗粒上。该研究是作为粒径的函数和跨越光学范围的波长的光学性质。评估表明，对于半径小于40 nm的纳米颗粒，温度变化强烈依赖于颗粒尺寸和照明波长。然而，对于近40 nm的颗粒半径，基于宏观变量的当前描述和已知的形式主义预测了非常相同的温度变化。在结束时，我们讨论了其他可能的热力学后果与规模的考虑。
2019-04-03 cond-mat.mes-hall
Resonance Plasmon Linewidth Oscillations in Spheroidal Metallic Nanoparticle Embedded in a Dielectric Matrix
动力学的方法被应用到计算的振荡的表面等离子体激元线宽在球形金属纳米粒子嵌入在任何电介质中。主要的注意力集中在情况下，当自由电子路径是远远大于颗粒尺寸。等离子体共振的线宽作为粒子半径的函数，形状，周围介质的介电常数，和光的频率进行了详细的研究。研究发现，共振等离子体激元线宽随颗粒尺寸和周围介质介电常数的增大而振荡。主要的注意力是支付给电子表面散射等离子体衰变的贡献。以不同半径的钠纳米粒子为例，计算了等离子体共振线宽。动力学方法中得到的结果与已知的从其他模型进行了比较。辐射阻尼的作用进行了讨论。
2012-12-13 cond-mat.mes-hall
Surface effects on the statistics of the local density of states in metallic nanoparticles: manifestation on the NMR spectra
在金属纳米颗粒中，表面原子相对于体原子的电离能的偏移可导致表面带。在一个简单的紧束缚模型中，我们发现，这些网站上的电子态密度的投影呈现出两个重叠的结构。其中一种是由体态产生的能级间距引起的，另一种是由表面态产生的。在非常小的颗粒中，这有助于NMR吸收光谱的过度加宽，这由磁核的奈特位移分布确定。我们比较我们计算的奈特位移与实验上的铝纳米粒子，并表明，作为温度和颗粒尺寸的函数的标度律的偏差可以解释在表面状态。
2005-12-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Surface Plasmon Resonance in a metallic nanoparticle embedded in a semiconductor matrix: exciton-plasmon coupling
我们考虑了金属纳米颗粒（NP）中的局域表面等离子体激元与NP嵌入的半导体基质中的激子或弱相互作用的电子-空穴对之间的电磁耦合效应。推导出一个表达式的NP极化率重整化通过这种耦合和两种可能的情况进行了分析，都与Fano型共振的条件：（i）窄束缚激子过渡重叠的NP表面等离子体共振（SPR），和（ii）SPR重叠的抛物线吸收带由于在半导体中的电子-空穴跃迁。在这两种情况下，吸收带线形都是强非洛伦兹的，并且类似于情况（i）中的典型Fano光谱。然而，它看起来不同的情况下（ii）发生的金纳米粒子嵌入在CuO膜和使用的重正化极化率在这项工作中得到的许可证，以获得一个非常好的拟合实验测得的LSPR线形。
2018-10-04 cond-mat.mes-hall
Spectrally Selective Thermal Emission from Graphene Decorated with Metallic Nanoparticles
我们在过去的工作中表明，纳米图案化单层石墨烯（NPG）能够在中红外（中红外）从3到12 $μ$ m的光谱选择性热发射。在这种情况下，光谱选择通过石墨烯内部的局部表面等离子体（LSP）共振来实现。在这里，我们表明，石墨烯装饰的金属纳米粒子，如银纳米立方体或纳米球，也实现光谱选择性热发射，但在这种情况下，通过声学石墨烯等离子体激元（AGPs）之间的石墨烯和银纳米粒子内的介电材料本地化。我们的时域有限差分（FDTD）计算表明，光谱选择性热辐射发射可以通过门电压调谐到两个不同的波长制度，即大气不透明的制度之间的$λ=5$ $μ$ m和$λ=8$ $μ$ m或大气透明的制度之间的$λ=8$ $μ$ m和$λ=12$ $μ$ m。这允许在用于前一种状态的辐射热捕获模式和用于后一种状态的辐射冷却模式之间进行电切换。我们的理论结果可用于开发用于智能织物的石墨烯基热管理系统。
2022-09-23 cond-mat.mes-hall
Plasmon polaritons in cubic lattices of spherical metallic nanoparticles
我们从理论上研究了球形金属纳米颗粒立方晶格中的等离子体激元。纳米颗粒，每个支持三重简并局部表面等离子体，通过库仑偶极-偶极相互作用耦合，产生在整个超材料上延伸的集体等离子体。后者与光子杂交形成等离子体激元，这是系统的混合光-物质本征模。我们推导出一般的解析表达式来评估等离子体激元和等离子体激元极化激元色散，以及相应的本征态。这些都是在一个哈密顿形式主义，它考虑到在纳米粒子之间的偶极相互作用的延迟效应，并考虑纳米粒子的介电性能以及它们的周围。在这个模型中，我们预测极化分裂在近红外可见光范围内的电磁波谱，依赖于极化，晶格对称性和波矢方向。最后，我们表明，我们的模型的预测是在良好的定量协议与传统的有限差分频域模拟，但与分析的洞察力和显着降低计算成本的优势。
2018-03-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Morphological instability of core-shell metallic nanoparticles
具有核-壳结构的双金属纳米粒子（通常称为纳米合金）在光学、催化、磁学和生物医学等领域有着特殊的应用。尽管在应用中的广泛兴趣，这些纳米粒子的结构稳定的物理因素仍然不清楚在很大程度上，特别是对于几何结构和化学有序模式之间的关系。在这里，进行全局优化搜索，以挑选出最稳定的化学有序模式对应的最重要的几何结构，为一系列的弱混溶系统，包括AgCu，AgNi，AgCo和AuCo。计算结果表明：（i）纳米合金的整体几何结构与内核的形状和位置密切相关，（ii）在二十面体纳米颗粒中可以得到中心核，而在晶体或十面体纳米颗粒中不能得到中心核，形成不对称的准Janus形貌;（iii）在二十面体纳米颗粒中，当核超过临界尺寸时，产生新型的形态不稳定性，使核不对称并将其向纳米颗粒表面延伸;（iv）在二十面体纳米合金中可以获得多中心图案。二十面体纳米合金的核心不稳定性和薄膜生长中发生的Sttranski-Krastanov不稳定性之间的相似性和差异进行了讨论。所有这些问题对于设计策略以实现芯的有效涂层是至关重要的。
2013-04-15 cond-mat.mes-hall
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
Effects of interband transitions on Faraday rotation in metallic nanoparticles
Kansas State University（堪萨斯州立大学）；Rose-Hulman Institute of Technology（罗斯-赫尔曼理工学院）
本文基于量子模型研究金属纳米颗粒在直流磁场下的法拉第旋转，探讨能带跃迁对光学频率的影响，并与Drude模型进行比较。
2013-05-06 cond-mat.mes-hall
Quantum Size Effects in the Magnetic Susceptibility of a Metallic Nanoparticle
我们从理论上研究了球形金属纳米颗粒（如金）的磁响应中的量子尺寸效应。利用球坐标系下的Jelterm模型，计算了纳米颗粒在静态外磁场作用下的感应磁矩和磁化率。在临界磁场以下，磁响应是反磁的，而在这样的磁场以上，磁化的特征是十分之几的玻尔磁子的急剧的、阶梯状的增加，这与费米海之上和之下的能级的塞曼交叉有关。我们量化这些制度对热激发和有限线宽的电子水平的鲁棒性。最后，我们提出了两种基于超导量子干涉器件耦合的量子尺寸效应的实验检测方法。
2021-11-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Eigenmode decomposition of the near-field enhancement in localized surface plasmon resonances of metallic nanoparticles
我提出了一个直接和直观的本征模方法，评估周围的任意形状的金属纳米粒子表面的近场增强。该方法基于静电极限下的边界积分方程。除了纳米粒子的极化率和远场响应外，纳米粒子周围的近场增强也可以方便地表示为共振项的本征模和。此外，近场增强的空间配置明确地依赖于两个BIE积分算子及其伴随的本征函数。并对这两类本征函数建立了直接的物理意义。虽然众所周知，BIE算子的本征函数是电荷模式，但很少有人知道和使用伴随的本征函数表示由电荷模式产生的电势。对于增强的光谱，本方法允许容易地识别位于具有最大电荷密度的区域和/或具有由表面上的电荷模式产生的电势的快速变化的区域中的热点。本研究还阐明了等离子体激元系统的远场和近场行为之间的相似性和差异。最后，分析了具体的例子，如近接触的二聚体，长球体，和纳米棒说明了一些形式，以提高近场增强。
2013-05-29 cond-mat.mes-hall
Modelling Electron Spin Accumulation in a Metallic Nanoparticle
提出了一个通过金属纳米颗粒的离散能级描述自旋极化电流的模型，该金属纳米颗粒与两个铁磁引线具有强非对称隧道接触。在没有自旋弛豫的情况下，该模型导致纳米颗粒中的自旋累积，自旋向上和自旋向下电子的化学势之间的差（$Δμ$）与电流和Julliere隧道磁阻成比例。考虑到能量依赖的自旋弛豫速率$Ω(ω)$，当$|e|Ω(Δμ)$等于通过纳米颗粒的自旋极化电流时，作为偏置电压（$V$）的函数的$Δμ$表现出从线性到弱得多的依赖性的交叉。假设自旋弛豫通过电子-声子发射和Elliot-Yafet机制发生，模型导致从线性到$V^{1/5}$依赖性的交叉。交叉解释了最近的测量结果的饱和度的自旋极化电流与$V$在铝纳米粒子，并导致自旋弛豫率的$\approx 1.6 MHz$在铝纳米粒子的直径$6nm$，一个能级间距的能量差的过渡。
2008-09-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Quantum theory of plasmon polaritons in chains of metallic nanoparticles: From near- to far-field coupling regime
我们开发了一个量子理论的等离子体激元链的金属纳米粒子，描述近场和远场粒子间的距离，包括等离子体光子Umklapp过程。考虑到纳米粒子之间的长程偶极-偶极相互作用的延迟效应，这是由等离子体自由度耦合到光子连续引起的，我们揭示了系统的正常模式的极化激元性质。我们计算的色散关系和辐射线宽，以及本征模的群速度，并比较我们的数值结果经典电动力学计算内的点偶极子近似。有趣的是，极化激子激发的群速度呈现出几乎周期性的符号变化，并且被发现通过修改纳米颗粒之间的间距是高度可调的。我们表明，远离与自由光子色散的等离子体本征频率的交叉点，光-物质相互作用的解析微扰处理与我们完全延迟的数值计算非常吻合。通过对Hopfield系数的分析，我们进一步定量地研究了光激发和物质激发的杂化。最后，我们考虑无限间距的纳米粒子的限制，并讨论了一些最近的结果，可以在文献中找到的单个纳米粒子。
2021-09-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
A genomic characterization of metallic nanoparticles
重点是不同尺寸（直径为1-9 nm）和形状的铂纳米粒子，我们通过记录所有非等效活性位点的相对出现来对其几何基因组进行测序，根据其第一和第二配位壳层中的邻居数量进行分类。网站的发生是形态和大小依赖，与显着变化的相对发生高达9 nm。我们的几何基因组测序方法可立即转移到解决大小选择的样品中的形态多分散性的影响和温度的影响，包括离子振动和热激活过程。所提出的几何基因组预测了分子氧在星状和各向异性的铂孪晶纳米颗粒上的催化还原的增强，其最短轴为~2 nm，并且在1000 K以上Pt纳米催化剂结构的不可逆破坏。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmonic Properties of Close-packed Metallic Nanoparticle Mono- and Bilayers
金属纳米粒子的自组装是一种很有前途的超颖表面的方法，具有独特的性质，用于许多光学应用，如表面增强光谱学，光操纵和传感。我们提出了一个深入的理论研究的光学性质的单层和双层组装的金和银纳米粒子。与时域有限差分模拟，我们预测的发生两个等离子体激元模式，明亮和黑暗的模式，表现出对称和反对称偶极子配置层之间，分别。暗模共振能量敏感地依赖于粒子的尺寸和粒子间的间隙。预计近场强度增强高达3000的热点，再加上暗模式比亮模式窄大约四倍的事实，揭示了这些材料用于光谱学目的的前景。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonradiative limitations to plasmon propagation in chains of metallic nanoparticles
我们研究了由近场相互作用耦合的金属纳米颗粒链中的集体等离子体激元模式。用开放量子系统方法解析计算了与尺寸和动量有关的非辐射朗道阻尼和辐射衰减率。这些衰减率决定了激发沿链的传播。特别地，作为等离子体激元波长的函数的辐射衰减速率的行为导致从短距离的集体激发的指数衰减到大距离的代数衰减的转变。重要的是，我们表明，指数衰减是一个纯粹的非辐射起源。我们的透明模型使我们能够提供沿链的偏振相关的等离子体激元激发分布和相关的传播长度的解析表达式。我们的理论分析构成了一个重要的一步，在寻求最佳条件的纳米粒子链中的等离子体传播。
2016-11-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Lineshape of harmonic generation on metal nanoparticles and metallic Photonic Crystal slabs
我们研究了金属纳米颗粒（理论）和金属光子晶体平板（实验和理论）的线性和非线性光学线形。对于金属纳米粒子合奏，我们分析和数值计算表明，飞秒二次或三次谐波产生（THG）的实验与线性消光测量一般不允许确定均匀的线宽。这与我们发现技术错误的先前工作的声明相反。对于金属光子晶体平板，我们引入了一个简单的两个耦合洛伦兹振子的经典模型，对应于等离子体激元和波导模式。该模型很好地描述了线性光学的关键实验特征，特别是类Fano线型。导出的非线性光学三倍频光谱示出依赖于潜在的光学非线性源。我们给出了相应的金属光子晶体平板三倍频实验。与以前的工作相比，我们光谱解析干涉THG信号，并且我们还通过使用5 fs激光脉冲获得更高的时间分辨率。在三倍频光谱中，不同的光谱分量表现出强烈不同的行为与时间延迟。测量的光谱与模型计算吻合得很好。
2005-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
