Spectral tunability of a plasmonic antenna with a dielectric nanocrystal
我们表明，纳米长度尺度的电介质对象，如金刚石纳米管，在附近的金领结纳米天线的定位可以用来调谐等离子体激元模谱的线宽的顺序。我们进一步表明，在纳米级粗糙度的存在下，金的本征发光增强有效地耦合到等离子体激元模式，并进行相同的偏振各向异性。我们的研究结果有直接的影响腔量子电动力学相关的应用混合天线发射复合物。
2011-05-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Single-crystalline aluminum film for ultraviolet plasmonic nanolasers
等离子体激元装置在过去十年中已经显著进步。等离子体纳米激光器作为一种新型的激光器件，在生物医学、化学传感器、信息技术、光集成电路等领域发挥着重要的作用。然而，纳米等离子体器件，特别是在紫外区，是非常敏感的金属和界面质量，这使得紫外等离子体的发展。在这里，通过解决材料问题，我们展示了一个低阈值，高特征温度的金属氧化物半导体ZnO纳米激光器在室温下工作。ZnO纳米线的模板由分子束外延生长的平坦单晶铝膜和原子层沉积制备的超光滑Al2O3间隔层组成。高质量的金属薄膜和层间尖锐的界面有效降低了表面等离子体散射损耗和金属本征吸收损耗，提高了器件性能。我们的工作为紫外等离子体纳米激光器和相关器件的未来应用铺平了道路。
2015-05-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Light scattering from coupled plasmonic nanospheres on a substrate
采用基于半空间格林函数和球谐函数展开的数值方法研究了基底上耦合多个纳米球的光散射。椭圆偏振光谱的各种几何形状的耦合金纳米球的计算和分析，实现紧密间隔的纳米球的等离子体激元耦合的效果。在描述随机分布的纳米球中各种耦合纳米球团簇分布的参数较少的情况下，计算得到的椭圆偏振光谱与实验数据吻合得很好。这说明我们的现实模型计算可用于确定纳米球在基底上或嵌入多层结构（如生物样品）中的分布。
2013-05-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Helmholtz Green's function for scalar wave propagation through a nano-hole on a plasmonic layer
针对Helmholtz问题，利用标量格林函数，给出了描述标量波通过等离子体层上纳米孔传播的积分方程.以纳米孔的半径为系统的最小长度参数，得到了标量格林函数积分方程的精确解析解，并得到了等离子体层的色散关系.
2018-02-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magneto-Plasmonics and Resonant Interaction of Light with Dynamic Magnetisation in Metallic and All-Dielectric Nanostructures (Review)
在纳米尺度上结合等离子体和磁性的重大兴趣在与纳米结构中光-磁-物质相互作用的共振增强有关的光子学和磁性部门中获得了动力。这些努力产生了大量的文献，难以在有限的时间内收集和消化。此外，两个研究部门之间的成果交流不足。因此，这篇综述论文的目标是弥合这一差距，从两个不同的角度：磁等离子体，磁振子和磁化动力学磁等离子体领域的最新进展的概述。预计这种演示风格将使这篇评论论文引起普通物理观众和研究光子学、等离子体学、磁性纳米结构的布里渊光散射光谱和磁光克尔效应磁力学的专家的特别兴趣，以及自旋波的超快全光和太赫兹波激发。此外，读者感兴趣的一个新的，迅速崛起的领域，全电介质纳米光子学将找到一个部分关于全磁介电纳米结构。
2015-02-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Collective multimode strong coupling in plasmonic nanocavities
本文研究了等离子体纳米腔中的多模强耦合现象，揭示了非共振模式在引发新型集体相互作用中的关键作用，并划分了单模、多模和集体多模强耦合三个区域，为光驱动量子技术中的超快能量转移提供了理论基础。
2024-11-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Plasmonic modes in cylindrical nanoparticles and dimers
我们提出了解析表达式的准静态近似内的圆柱形纳米粒子的等离子体激元模式的共振频率。我们的理论模型使我们能够获得具有任意纵横比的金属圆柱体的纵向和横向极化偶极模式，这使我们能够捕获等离子体纳米盘和纳米线的物理特性。我们还计算了量子力学修正这些谐振频率由于溢出效应，这是相关的纳米尺寸的圆柱体。我们继续考虑耦合的局部表面等离子体在二聚体的圆柱形纳米粒子，这导致集体等离子体激元激发。我们扩展我们的理论形式主义，构建一个分析模型的二聚体，描述的演变与纳米粒子间的分离所产生的明亮和黑暗的集体模式。本文对溢出效应引起的耦合模频率重正化现象进行了评述，并讨论了实验检测的一些方法。
2021-01-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Controlling collective spontaneous emission with plasmonic waveguides
我们展示了一个等离子体激元的路线来控制集体自发发射的二能级量子发射。超辐射和亚辐射效应的观察距离相当于等离子体纳米通道内的工作波长。这些等离子体激元波导可以在其截止频率下提供有效的ε近零操作，并且在较高频率下提供法布里-珀罗谐振。相关的等离子体共振模式被发现有效地提高建设性（超辐射）或破坏性（亚辐射）位于波导内的不同的量子发射器之间的干涉。通过增加位于伸长的等离子体激元通道中的发射器的数量，超辐射效应在ε近零操作下增强，导致集体自发发射率的强相干增加。此外，可以改变相邻发射器之间的间隔距离及其发射波长，以动态地控制等离子体系统的集体发射性质。量子超辐射模和量子次辐射模之间的动态变化在量子比特的量子纠缠、低阈值纳米激光器和高效传感器等方面有着广阔的应用前景。
2016-10-24 physics.optics
Collective Plasmonic-Molecular Modes in the Strong Coupling Regime
我们证明了分子激发态和薄金属膜中狭缝阵列的表面等离子体激元模式之间的强耦合。这种耦合表现为两个新形成的极化激元的反交叉行为。随着耦合强度的增加，出现了一种新的模式，这是由于等离子体激元场介导的长程分子相互作用。新的，类似分子的模式排斥极化激元状态，并导致开放的能隙低于和高于渐近自由分子能量。
2012-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Quantum Rod Emission Coupled to Plasmonic Lattice Resonances: A Collective Directional Source of Polarized Light
我们证明，一个阵列的光学天线可以呈现一个薄层的随机取向的半导体纳米晶体到一个增强的和高度定向的偏振光源。该阵列维持集体等离子体晶格共振，其在窄角区域上与纳米晶体的发射光谱重叠。因此，可见光的不同光子能量被增强并被射向确定的方向。
2013-05-14 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
Plasmonic nanoantennas: enhancing light-matter interactions at the nanoscale
等离子体激元学的研究领域承诺与传统电子器件相比，具有超小的占地面积，以超快的速度运行，并且具有更低的能耗。这些设备将与光和桥梁之间的差距微观介电光子系统和纳米电子。最近在纳米技术和光学方面的研究进展已经导致了大量新的等离子体设计的产生。其中最有前途的是在光频下工作的纳米级天线，称为纳米天线。等离子体纳米天线可以提供增强的和可控的光-物质相互作用以及远场辐射和纳米尺度的局部源之间的强耦合。在简单介绍了几种等离子体纳米天线的设计和它们的成熟的射频天线对应物之后，我们回顾了不同纳米天线配置的几种线性和非线性应用。特别是，调谐线性纳米天线的散射响应和创建强大的光无线链路的可能性。此外，不同的线性和非线性纳米天线系统的非线性和光动力学响应的报告。基于这些等离子体纳米天线配置，设想了几种未来的光学设备，例如低功率纳米开关，紧凑型超快光源，纳米传感器和高效的能量收集系统。
2015-11-10 physics.optics
Plasmonic nanowire coupled to zero-dimensional nanostructures: A brief review
促进表面等离子体激元的金属纳米线和纳米颗粒在纳米光子学、热等离子体激元学和光电子学中是当代感兴趣的。它们不仅促进了亚波长光的传播和定位能力，而且还为限制在纳米尺度的体积内的光热效应提供了一个极好的平台。这篇简短的综述文章旨在提供一个特定的纳米光子几何形状的概述：一个等离子体纳米线耦合到零维纳米结构。我们讨论了制备这种纳米结构的方法，并回顾了一些有趣的纳米光子应用，我们最后讨论了一些新兴的研究方向，可以通过采用耦合纳米结构。
2020-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
Interband transitions in semi-metals, semiconductors, and topological insulators: A new driving force for plasmonics and nanophotonics
亚波长纳米结构中的等离子体和米氏共振提供了一种有效的方式来操纵低于衍射极限的光，这促进了等离子体和纳米光子学的发展。等离子体共振主要与自由载流子的激发有关，最初在金属中，并且在Si纳米结构中已经识别出Mie共振。值得注意的是，尽管研究得少得多，但p块的半金属、半导体和拓扑绝缘体能够实现没有自由载流子的等离子体共振和具有与Si相比增强的性质的Mie共振。在这篇综述中，我们解释了如何在这些材料的带间跃迁显示在这种二元性的主要作用。我们评估了由相关p-区元素和化合物，特别是Bi制成的纳米结构的等离子体和Mie性能，并讨论了它们在从可切换等离子体和纳米光子学到能量转换，特别是能量转换的应用中的潜力。
2017-04-06 physics.optics
Giant Faraday rotation of high-order plasmonic modes in graphene-covered nanowires
纳米线中的等离子体法拉第旋转表现为高阶表面等离子体极化激元（SPP）模式的空间强度分布围绕纳米线轴的旋转。在这里，我们从理论上预测了巨大的法拉第旋转的SPP石墨烯涂层的磁光活性纳米线上传播。在沿着纳米线轴指向的外部磁场反转时，一些高阶等离子体激元模式可以在中红外频率下在约500 nm的尺度上旋转高达~ 100度。通过化学掺杂或栅极电压调谐石墨烯中的载流子浓度允许控制SPP性质，并且特别是高阶方位角模式的旋转角。我们的研究结果打开了一扇大门，新的等离子体激元的应用，从基于硅基法拉第隔离器的量子光学应用中的磁控制。
2016-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Switchable Organic Plasmonics with Conductive Polymer Nanoantennas
金属纳米结构通过局部等离子体电荷振荡与光发生强共振相互作用，因此成为纳米光学的关键元素。它们在纳米级对光进行整形的能力使它们在许多领域都很重要，包括生物传感，能量转换和超平面光学。动态纳米天线的另一个方向是可以预见的，从用于微型医疗设备的可调超透镜到控制辐射流入和流出建筑物的自适应窗口。然而，使纳米光学天线能够动态可控仍然具有很大的挑战性，特别是对于具有固定介电常数的传统金属。在这里，我们提出了国家的最先进的导电聚合物作为一类新的有机等离子体材料的氧化还原可调纳米光学。通过实验和模拟，我们表明，高导电聚合物的纳米盘可以通过激发偶极局部表面等离子体共振提供清晰的光学消光峰。共振频率红移与增加纳米盘的纵横比，与偶极极化率理论的基础上的分析计算。此外，我们证明了通过聚合物的氧化还原状态的化学调谐的有机纳米天线的光学响应的完全切换，其有效地调制等离子体和非等离子体制度之间的材料介电常数。因此，我们的研究结果表明，导电聚合物纳米结构可以作为氧化还原可调等离子体纳米天线，基于双极化载流子，而不是在传统的金属电子。未来的方向可能会研究不同的聚合物和几何形状，以进一步扩大等离子体光谱范围（这里约为0.8至3.6 μm）以及不同的调谐方式。
2019-07-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Generation of Subwavelength Plasmonic Nanovortices via Helically Corrugated Metallic Nanowires
我们表明，等离子体激元螺旋光栅由金属纳米线压印与螺旋槽或脊可以有效地用来产生等离子体激元涡旋的半径远小于工作波长。在我们提出的方法中，这些螺旋表面光栅的设计，使等离子体模式与不同的方位角量子数（拓扑电荷）的相位匹配，从而允许一个产生光学等离子体涡旋与任意拓扑电荷。设计等离子体螺旋光栅，有利于有效地产生等离子体涡流的一般原则推导和其适用性的等离子体涡流与零角动量到任意角动量的等离子体涡流的转换示出在几个特定的情况下。我们的分析，基于螺旋等离子体光栅中传播的电磁场的精确解和耦合模理论，表明即使在存在金属损耗的情况下，拓扑电荷m=0的基模也可以转换为拓扑电荷m=1和m=2的等离子体涡旋模，转换效率高达60%。在这项研究中引入的等离子体纳米涡旋为轨道角动量在宇宙中的令人兴奋的应用开辟了新的途径。
2015-07-21 physics.optics
Guided Dispersion Characteristics of Subwavelength Nanoscale Plasmonic Coaxial Lines
详细分析了亚波长纳米等离子体同轴线的导模色散特性，在等离子体频率以下的宽光频范围内，内外等离子体导体之间存在不同的间隙，为理解等离子体金属亚波长纳米同轴线的导模特性提供了重要的初步信息.特别是，当内或外半径是不同的，导模具有相似和不同的色散特性，获得和讨论。本文还对现有的亚波长等离子体同轴线与亚波长等离子体孔和线的传播模式作了简要的比较。
2009-05-06 physics.optics
Taming plasmonic nanocavities for subradiant entanglement
针对等离子体纳米腔因多模耦合难以实现纠缠的问题，提出支持单模高选择性耦合的新型纳米腔设计，可在室温下稳健生成亚辐射纠缠，为量子通信等应用开辟新路径。
2024-10-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Enhanced electron photoemission by collective lattice resonances in plasmonic nanoparticle-array photodetectors and solar cells
我们建议使用集体晶格共振等离子体纳米粒子阵列，以提高肖特基势垒光电探测器和太阳能电池中的光电子发射。我们表明，晶格共振（瑞利异常）和个别粒子激发（局部表面等离子体共振）的相互作用导致更强的局部场增强和显着增加的光电流相比，只有个别粒子激发的情况下。研究结果可用于设计具有高选择性、可调谐光谱响应的新型光电探测器，能够探测能量低于半导体带隙的光子，并开发效率更高的太阳能电池。
2013-10-08 physics.optics
Mutually enhancing light emission between plasmonic nanostructures and fluorescent emitters
我们证明了荧光发射体可以反过来增加等离子体纳米结构的光发射。在原子力显微镜的帮助下，由荧光纳米金刚石和金纳米颗粒组成的混合系统被组装成一步一步的原位光学测量。我们发现，从纳米粒子的发射增加相比，耦合前。等离子体纳米结构和荧光发射体之间的相互作用被理解为基于量子化光学腔的概念的实体，通过将纳米金刚石和纳米颗粒分别考虑为两级能量系统和纳米谐振器。理论计算表明，等离子体激元耦合效应和介电纳米天线效应都有助于增强金纳米颗粒的发光。
2017-04-25 physics.optics
One-dimensional plasmonic hotspots located between silver nanowire dimers evaluated by surface-enhanced resonance Raman scattering
表面增强共振拉曼散射（SERRS）的热点位于等离子体纳米颗粒（NP）二聚体的间隙或裂缝处的1nm内。我们展示了SERRS热点与体积在一维扩展数万倍相比，标准的零维热点使用间隙或缝隙的等离子体纳米线（NW）二聚体。
2017-01-04 physics.optics
Manipulating optical signals at sub-wavelength scale by planar arrays of metallic nanospheres: Towards plasmonic interference devices
我们表明，干涉可以是全光开关和其他纳米等离子体干涉器件（PID）的工作原理。从理论上研究了两类平面等离子体波导的光学响应：弯曲链和Y型密集金属纳米球结构。我们研究对称的Y形阵列作为一个例子的全光开关，并证明，有效的相位和幅度敏感的控制输出信号可以实现由于干涉效应。
2011-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Subwavelength plasmonic kinks in arrays of metallic nanoparticles
我们分析了非线性金属纳米粒子阵列的非线性效应。我们证明，这样的等离子体系统的特点是由一个无源响应，它们可以支持耗散开关波（或等离子体扭结）连接不同的极化状态的传播。我们数值研究了等离子体扭结的性质，其特征在于由一个亚波长的范围和可调的速度。
2012-05-31 physics.optics
Enhanced light emission from plasmonic nanostructures by molecules
基于量子化光学腔的概念，对等离子体纳米结构与分子的相互作用进行了表面增强拉曼散射过程建模。我们发现等离子体纳米结构的背景辐射并不像通常推测的那样是恒定的，它伴随着分子的拉曼散射而增强。等离子体纳米结构不仅弹性散射来自分子激发态的能量耦合，而且作为表面等离子体发射部分地导致增强的背景而非弹性地辐射它。根据单个纳米粒子的实验，该模型揭示了背景波动主要是由于分子的诱导场，这增加了过去经常被忽视的纳米结构所感受到的局部场。这些发现建议将等离子体纳米结构和分子作为混合实体来分析和优化表面增强光谱。
2017-03-21 physics.optics
Magnetic plasmonic Metamaterials in actively pumped Host Medium and Plasmonic Nanolaser
我们认为等离子体纳米天线沉浸在活跃的主机介质。特定形状的金属纳米天线由于磁等离子体共振（MPR）的激发而在光谱范围内表现出强磁性。一种情况下，当超材料包括这样的纳米天线可以证明“左手”和负磁导率在光学范围内被认为是。我们表明，高损耗预测的光学“左手”材料可以补偿增益介质。在这种磁活性超材料中实现本地生成所需的增益计算真实的金属。我们提出了等离子体纳米激光器，其中金属纳米天线像谐振器一样工作。所提出的等离子体激元激光器的尺寸比波长小得多。因此，它可以作为一个非常紧凑的电磁辐射源。
2006-11-14 physics.atom-ph 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
Silver nanowires with optimized silica coating as versatile plasmonic resonators
金属纳米粒子是等离子体中最常用的纳米结构。然而，除了纳米颗粒之外，金属纳米线还具有几个应用优势。它们的伸长提供了更大的相互作用体积，它们的共振可以达到更高的品质因数，并且它们的模式结构提供了更好的耦合到集成混合介电-等离子体电路中。然而，控制导线到支撑衬底、到另一金属层或到具有亚纳米精度的活性材料的距离是至关重要的。电介质涂层可以用于距离控制，但它不能降低等离子体特性。在本文中，我们介绍了一种控制合成和涂层的银纳米线的方法，以满足这些要求。我们合成和表征直径约70 nm的银纳米线。这些纳米线使用改进的Stöber方法涂覆有nm大小的二氧化硅壳，以实现均匀和光滑的表面质量。我们使用透射电子显微镜，暗场显微镜和电子能量损失光谱学的形态和等离子体共振的个别纳米线和量化的二氧化硅涂层的影响。彻底的数值模拟支持的实验结果表明，涂层不恶化的等离子体特性，从而引入银纳米线作为可用的构建块集成的混合等离子体系统。
2018-11-19 physics.optics
All-analytical semiclassical theory of spaser for plasmonic nanocavity
近年来，在纳米尺度上操纵光-物质相互作用的实验方法迅速发展，导致了等离子体纳米腔中的spaser（表面等离子体激元放大，通过辐射的受激发射）的演示。然而，迫切需要一种易于理解的分析理论来更好地理解和定量解释spaser系统的内涵。在这里，我们发展了一个全解析的半经典理论来研究等离子体激元纳米腔中活性物质和场之间的能量交换以及spaser性能。该理论可用于理解和设计所有新颖的微激光器、纳米激光器和空间激光器系统。
2013-03-15 physics.optics
Single-atom dopants in plasmonic nanocatalysts
结合等离子体和催化金属的双金属纳米结构是有前途的定制和增强等离子体热载流子产生利用等离子体催化。本文采用第一性原理含时密度泛函理论研究了贵金属纳米颗粒（Ag，Au，Cu，Pd，Pt）中单原子掺杂（Ag，Au，Cu）的等离子体激元热载流子产生。我们的研究结果表明，在掺杂剂原子的局部热载流子产生显着改变的掺杂剂元素，而作为一个整体的纳米粒子的等离子体响应没有显着的影响。特别地，掺杂剂原子处的热空穴源自掺杂剂的离散d电子态。这些d电子态的能量，以及因此热空穴的能量，取决于掺杂剂元素，这开辟了用合适的掺杂剂调节热载流子产生的可能性。
2023-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Plasmonic-photonic crystal coupled nanolaser
我们提出并演示了一种混合光子等离子体纳米激光器，它结合了介电光子晶体腔的光收集功能与光学纳米天线的非凡限制特性。为此，我们开发了一种基于多步电子束光刻的新型制造方法。我们表明，它使混合结构的鲁棒性和可重复性的生产，使用完全自上而下的方法来准确地定位天线。光子和等离子体模式的相干耦合被强调，并开辟了广泛的新的混合纳米光子器件。
2014-05-18 physics.optics
Plasmonic lasing of nanocavity embedding in metallic nanoantenna array
等离子体纳米激光器具有双激光阈值，特别是那些所有三个维度都是真正亚波长的设备。由于亚波长纳米腔的局域光场和传播光之间的动量失配，低的光泵浦效率是导致阈值的另一个重要原因，但通常总是被忽略。基于腔嵌入式纳米天线阵列设计，我们展示了一种室温低阈值等离子体纳米激光器，该激光器具有鲁棒性、可重复性和易于使用化学模板光刻法制造。该器件的模体积为~0.22（λ/2n）3（λ为谐振波长，n为折射率），激光阈值为~2.70MW/mm ~ 2。详细研究了纳米天线阵列的激射偏振特性和作用。我们的工作提供了一种新的策略，以实现在生物传感和信息技术的应用感兴趣的室温低阈值等离子体纳米激光器。
2014-12-05 physics.optics
Fabrication and characterization of plasmonic nanopores for Raman detection of biomolecules
在本论文中，各种等离子体材料，如双曲型超材料纳米孔阵列和Au涂覆的独立纳米组装支撑纳米孔，旨在进行DNA分子的光学传感与表面增强拉曼光谱在流通配置。
2022-11-11 physics.app-ph physics.optics
Magneto-Plasmonic Nanoantennas: Basics and Applications (Review)
等离子体纳米天线是一个热门且迅速发展的研究领域。本文综述了新型磁等离子体纳米天线的基本工作原理和应用。磁等离子体纳米天线是由铁磁金属制成的，不仅由光驱动，而且由外部磁场驱动。我们证明了磁等离子体纳米天线增强了磁光效应，这在纳米尺度上的光控制中引入了额外的自由度。这种特性用于概念上的新设备，如磁等离子体标尺，超灵敏生物传感器，单向亚波长波导和非凡的光学传输结构，以及新型生物医学成像模式。我们还指出，在某些情况下，“非光学”铁磁纳米结构可以作为磁等离子体纳米天线。这种未设计的额外功能利用了磁性纳米材料的已建立的光学表征技术，它可能有助于在单个芯片上集成纳米光子学和纳米磁性。
2016-01-12 cond-mat.other physics.optics
Hybrid plasmonic modes for enhanced refractive index sensing
本文综述了耦合金属纳米结构中各类混合等离激元模式的物理机制，评估了其在折射率传感中的应用潜力，并展望了该领域未来发展方向，为高灵敏度等离激元传感器件研发提供参考。
2023-04-19 physics.optics
Enhanced emission and light control with tapered plasmonic nanoantennas
我们介绍了一种设计的八木宇田等离子体纳米天线，用于提高天线增益和实现控制的角度发射的光。我们证明，锥形的天线元件允许减少天线元件之间的间距十倍，也提高了其发射方向性。我们找到了最佳的锥角，提供了最大的方向性增强和最小的端射波束宽度。
2011-04-26 physics.optics
Plasmonic Waveguides to Enhance Quantum Electrodynamic Phenomena at the Nanoscale
等离子体激元的新兴领域可以导致在极纳米级区域增强轻物质相互作用。等离子体（金属）器件有望有效地控制光的经典和量子特性。等离子体波导通常用于在纳米尺度下激发可以与物质强烈相互作用的受限电磁模式。分析表明，这些微波波导与低频微波波导具有相似之处。在本文中，我们从经典电磁的角度回顾了研究与量子光发射器耦合的等离子体纳米结构的方法。这些量子发射器主要用于产生单光子量子光，该单光子量子光可以在设想的量子信息技术中用作量子比特或量子比特。我们展示了不同的方法来增强各种各样的量子电动力学现象的基础上，等离子体配置使用经典的并矢张量格林函数形式主义。更具体地说，自发发射和超辐射的分析，通过使用基于格林函数的场量子化。量子等离子体激元学这一令人兴奋的新领域将为量子领域的通信和计算应用带来大量新颖的光学器件，如高效的单光子源、量子传感器和紧凑的片上纳米光子电路。
2021-02-16 physics.optics
Plasmonic nanoparticle monomers and dimers: From nano-antennas to chiral metamaterials
我们回顾了光与等离子体纳米粒子相互作用背后的基本物理。系统地研究了光在单金属粒子（等离子体单体）和两相互作用粒子（等离子体二聚体）上散射的理论基础。有效粒子的磁化率（极化率）的表达式推导，这些结果的应用等离子体纳米天线概述。在长波长极限下，计算了等离子体二聚体阵列的有效宏观参数。这些参数可归因于对应于纳米颗粒的稀排列的有效介质，即，其中等离子体单体或二聚体具有“元原子”功能的超材料。结果表明，由棒状粒子组成的平面二聚体一般具有椭圆二向色性，可作为平面手性超材料的原子。所提出的棒状二聚体几何结构的制造简单性可用于在光学领域中设计更具成本效益的手性超材料。
2011-04-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmonic nano-optical trap stiffness measurements and design optimization
等离子体纳米光镊能够在低光照强度下对纳米物体进行非侵入性操作，已成为纳米技术和生物物理学的有力工具。然而，测量纳米镊子的陷阱刚度仍然是一项复杂的任务，这阻碍了等离子体捕获的发展。在这里，我们描述了一种实验方法来测量陷阱的刚度的基础上的时间相关性的荧光从被困对象。该方法被应用到不同的双纳米孔孔径的陷阱刚度的特点，并探讨其设计参数的影响与数值模拟的关系。优化的双纳米孔设计实现了一个陷阱的刚度比以前的国家的最先进的10倍。这里讨论的实验方法和设计准则提供了一个简单而有效的方法来提高纳米光镊的性能。
2021-02-10 physics.optics
Upper bounds on collective light-matter coupling strength with plasmonic meta-atoms
光学和材料激发之间的超强耦合是电磁相互作用的一种独特机制，它使得各种有趣的物理现象成为可能。实现超强光-物质耦合的传统方法涉及使用某种量子发射体，如有机染料、量子阱、超导人造原子或二维电子气跃迁。通常，达到超强耦合域需要特殊的条件，包括高真空、强磁场和极低的温度。最近的报告表明，在环境条件下，用等离子体元原子--取代量子发射器的人造金属纳米结构--可以实现高度的光-物质耦合。然而，施加在这样的系统上的耦合强度的基本限制还没有被确定。在这里，使用哈密顿方法，我们从理论上分析了极化激元态的形成，并研究了在一些密集的等离子体元原子组装的集体等离子体-光子耦合强度的上限。从球体出发，我们确定了等离子体元原子和自由空间光子之间的归一化集体耦合强度$g/ω_0$的普遍上限。接下来，我们研究球形金属元原子，并表明，一个强烈拉长的元原子是最佳的几何结构，以达到最高值的集体耦合强度的元原子阵列。这一结果对极化激元学研究、量子技术和材料改性等领域具有重要的参考价值。
2022-12-26 physics.optics
Ion-beam assisted laser fabrication of sensing plasmonic nanostructures
简单的高性能两阶段混合技术被开发用于在玻璃衬底上制造不同的等离子体纳米结构，包括纳米棒、纳米环以及更复杂的结构。在这种技术中，薄的贵金属膜的电介质基板上的照射由一个紧密聚焦的单个纳秒激光脉冲，然后改性的区域是缓慢地抛光由加速氩离子（Ar+）束。因此，每个纳秒激光脉冲通过快速熔化和随后的流体动力学过程的启动局部修改初始金属膜，而随后的Ar+离子抛光去除膜的其余部分，揭示隐藏的形貌特征并在玻璃基板上制造单独的等离子体结构。我们证明，所得到的功能性等离子体纳米结构的形状和横向尺寸取决于激光脉冲能量和金属膜厚度，而随后的Ar+离子抛光能够改变所得到的纳米结构的高度。制造的纳米结构的等离子体特性的特征在于暗场显微光谱，拉曼和光致发光测量从单个nanofeats，以及通过支持相关的电磁近场和Purcell因子的数值计算。所开发的简单的两阶段技术代表了直接大规模激光诱导制造复杂等离子纳米结构的高度有序阵列的下一步。
2015-11-16 physics.optics
Two-dimensional plasmonic waveguides for nanolasing and four-wave mixing
等离子体波导是纳米相干源的基本元件，包括纳米激光器和四波混频（FWM）器件。在这里，我们报告如何等离子体激元波导的设计需要由最终的应用程序进行指导。这与传统的方法形成对比，在传统的方法中，波导被孤立地考虑。我们发现，混合等离子体激元波导，夹在金属基板和高折射率层之间的非线性材料，最适合于四波混频应用，而金属楔是首选的纳米激光器。我们还发现，在等离子体纳米激光器中，高折射率缓冲层的性能优于更传统的低折射率缓冲层。
2019-06-20 physics.app-ph physics.optics
Sequential trapping of single nanoparticles using a gold plasmonic nanohole array
我们已经使用了金纳米孔阵列捕获单个聚苯乙烯纳米颗粒，平均直径为30 nm，到位于连接nanoslot区域的分离的热点。在980 nm处的低入射激光强度（~0.51 mW/μ m ~ 2）下获得了约0.85 fN/（nmmW）的高陷阱刚度。实验结果与模拟的捕获力进行了比较，并实现了合理的匹配。这种等离子体阵列对于芯片实验室应用是有用的，并且对于捕获具有预定义间隔或以图案排列的多个纳米颗粒以研究它们之间的相互作用具有特别的吸引力。
2018-05-04 physics.optics
Enhanced Second Harmonic Generation from Coupled Asymmetric Plasmonic Metal Nanostructures
我们发现，二次谐波产生可以增强非对称等离子体金属纳米结构的Fano共振耦合。我们建立了一个理论模型，研究了两个金属纳米结构之间的电磁相互作用对二次谐波产生的影响。我们比较了一个单一的等离子体金属纳米结构的二次谐波产生效率与两个耦合的。我们表明，从一个单一的金属纳米结构的二次谐波产生可以提高约30倍，通过附加第二个金属纳米结构的品质因数比第一个高10倍。这种增强的起源是两种金属纳米结构的Fano共振耦合。我们支持我们的发现Fano增强二次谐波产生的实验研究的耦合等离子体系统组成的银纳米粒子和银纳米线在玻璃表面的品质因数的比例也估计为10倍左右。
2015-10-25 physics.optics
Broadband light coupling to dielectric slot waveguides with tapered plasmonic nanoantennas
我们提出并理论验证了一种有效的机制，入射光和片上介质缝隙波导之间的宽带耦合，采用锥形等离子体纳米天线。纳米天线接收自由空间辐射并将其耦合到介电缝隙波导，在宽光谱范围内效率高达20%，与目前使用的窄带介电光栅耦合器相比具有小的占地面积。我们认为，这样的纳米天线的频率选择特性也允许使用它们作为超小型芯片上的多路复用器/解复用器设备。
2013-08-23 physics.optics
Collective plasmonic modes in the chiral multifold fermionic material CoSi
拓扑半金属中的等离子体激元为基础物理探索和技术应用提供了令人兴奋的机会。在这里，我们调查的典范手性晶体CoSi，其中主机的各种多重费米子激发等离子体。我们发现，CoSi主机两个不同的等离子体模式在红外制度在0.1 eV和1.1 eV的长波长极限。0.1 eV的等离子体被发现是高度分散的，起源于带内集体振荡与双自旋-1激发，而1.1 eV的等离子体是dispersionless，它涉及带间的相关性。这两种等离子体激元模式都位于粒子-空穴连续区之外，并且具有长寿命。我们的研究表明，CoSi类材料将为探索拓扑等离子体的基础和技术方面提供一个有趣的材料平台。
2022-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Collective dark states controlled transmission in plasmonic slot waveguide with a stub coupled to a cavity dimer
我们报告集体暗态控制传输的金属-介质-金属波导与一个短柱耦合到两个双腔，即等离子体激元波导短柱二聚体系统。在二聚体中没有一个单独的腔的情况下，当腔和短截线具有相同的共振频率时，等离子体激元诱导的透明（PIT）是可能的。然而，它表明，在二聚体中的杂化模式共同产生两个暗态，这使得双二聚体“不可见”的直波导，分裂成两个原始的PIT峰在透射光谱。同时，由于暗态相互作用，原始PIT峰变为谷，产生透射的反PIT样调制。通过全波电磁模拟，我们证明了这种转变是由二聚体-短截线分离和二聚体-短截线相对位置控制的。所有结果都用时间耦合模理论进行了解析描述。我们的结果可能是有用的，在设计密集集成光路，并在光传感和开关应用。
2015-02-26 physics.optics
Collective resonances in plasmonic crystals: Size matters
金属纳米颗粒的周期性阵列可以维持表面晶格共振（SLR），其是与局部表面等离子体共振（LSPR）的衍射耦合相关联的集体共振。通过研究一系列具有不同数量粒子的阵列，我们追溯了SLR的起源。测量了由几个纳米颗粒形成的阵列的偏振分辨消光光谱，发现与基于耦合偶极模型的计算非常一致。观察到了阵列光学性质的有限尺寸效应，我们的结果提供了对集体等离子体效应特征长度尺度的洞察：对于小于5 × 5粒子的阵列，SLR的Q因子低于LSPR的Q因子;对于大于20 × 20粒子的阵列，SLR的Q因子饱和在比LSPR大得多的值;在这两者之间，SLR的Q因子是阵列中粒子数量的递增函数。
2013-05-14 physics.optics
Quantifying the Role of the Surfactant and the Thermophoretic Force in Plasmonic Nano-Optical Trapping
等离子体纳米镊子使用强烈的电场梯度来产生能够将纳米物体捕获在液体中的光学力。然而，部分入射光被吸收到金属中，并且作用在纳米物体上的补充热泳力由所产生的温度梯度产生。因此，等离子体纳米镊子面临着解开光学和热泳力的复杂贡献的挑战。在这里，我们表明，通常添加的表面活性剂可以通过作用于纳米物体的嗜热或疏热响应来意外地影响陷阱性能。在双纳米孔等离子体激元捕获实验中使用不同的表面活性剂，我们测量并比较了热泳力和光学力的贡献，证明使用十二烷基硫酸钠（SDS）的陷阱刚度比Triton X-100高20倍。这项工作揭示了一个重要的机制，在等离子体纳米镊子，并提供指导方针，以控制和优化不同的等离子体设计的陷阱性能。
2020-11-20 physics.app-ph physics.optics
Experimental cross-polarization detection of coupling far-field light to highly confined plasmonic gap modes via nanoantennas
我们通过实验证明了远场光通过连接的纳米天线耦合到高度受限的等离子体间隙模式。等离子体隙模的激发取决于入射光束的偏振、位置和波长。在交叉偏振中进行的远场测量允许检测从间隙波导重新发射的极其微弱的信号，并且可以显著地增加信噪比。
2011-02-25 physics.optics
Few photons probe third-order nonlinear properties of nanomaterials in a plasmonic nanocavity
本研究利用等离子体纳米腔的增强光场，采用反射式Z扫描技术以低至每脉冲两个光子的光强实现纳米材料三阶非线性特性的测量，为纳米尺度非线性研究和脆弱纳米材料表征提供新方法。
2024-11-04 physics.optics
Spin orbit interaction of light mediated by scattering from plasmonic nano-structures
利用基于Jones和Stokes-Mueller偏振理论的显式理论研究了等离子体共振金属纳米颗粒（纳米棒和纳米球）单次散射引起的光的自旋轨道相互作用（SOI）.通过Mueller矩阵导出的偏振特性，即双衰减d和延迟δ，分析和解释了各个SOI效应。结果表明，每个贡献SOI效应可以通过利用等离子体纳米结构中的两个相邻模式（棒中的正交电偶极模式或球中的电偶极和四极模式）的干涉来可控地增强。
2012-10-25 physics.optics
Plasmofluidic Single-Molecule Surface Enhanced Raman Scattering from Dynamic Assembly of Plasmonic Nanoparticles
单分子表面增强拉曼散射（SM-SERS）是等离子体纳米粒子的重要应用之一。SM-SERS灵敏度关键取决于在这种纳米颗粒附近产生的等离子体热点。在传统的液相SM-SERS实验中，等离子体热点通过纳米颗粒的化学聚集来促进。这种聚集通常是不可逆的，因此，纳米颗粒不能再分散在流体中以供进一步使用。在这里，我们展示了如何将SM-SERS与等离子体极化激元辅助的等离子体纳米粒子在非结构化金属-流体界面的可逆组装相结合。我们的方法的一个独特的特点是，我们使用一个单一的倏逝波光激发的纳米粒子组装，操纵和SM-SERS测量。此外，通过利用在金属-流体界面处的等离子体激元的双重激发，我们创建了金属纳米颗粒的相互作用组件，其可以进一步用于分散纳米结构的动态光刻。我们的工作将在实现光学寻址，等离子体流体，单分子检测平台的影响。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Temperature Measurement in Plasmonic Nanoapertures used for Optical Trapping
等离子体纳米孔径产生强场梯度，使得能够有效地光学捕获纳米物体。然而，由于用于捕获的红外激光也被部分吸收到金属中导致焦耳加热，等离子体纳米光镊面临局部温度升高的问题。在这里，我们开发了三个独立的方法，分子荧光的基础上，量化的温度增加引起的1064 nm的捕获光束集中在单和双纳米孔铣削在金膜。我们表明，在纳米孔中的温度可以增加10°C，即使在中等强度的2 mW/ $μ$ m $^2$用于纳米光学捕获。发现温度增益在很大程度上取决于金属层的欧姆损耗，而与孔径尺寸、双纳米孔间隙或激光偏振无关。其中开发的技术可以很容易地扩展到其他结构，以提高我们对纳米光镊的理解，并探索纳米孔中的热控制化学反应。
2019-06-05 physics.optics
