Dirac Spectra and Edge States in Honeycomb Plasmonic Lattices
我们从理论上研究了等离子体蜂窝晶格的色散，并找到了偶极和四极模的狄拉克谱。在这些蜂窝状等离子体晶格的带中发现了来自狄拉克点的锯齿形边缘态。平面外偶极模式的锯齿形边缘状态与石墨烯纳米带中的电子状态非常相似。然而，由于等离子激元激发的矢量性质，面内偶极模和四极模的边缘态具有相当独特的特征。解析地导出了等离子体边缘态存在的条件。
2008-10-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Unconventional Fano effect and off-resonance field enhancement in plasmonic coated spheres
我们研究了由色散等离子体核和电介质壳组成的涂层球的光散射。通过写的吸收截面的内部电磁场，我们证明了它是一个观察到的干扰，最终导致法诺效应的敏感。特别是，我们表明，非常规的法诺共振，最近发现的均匀球具有大的介电常数，也可以发生金属球涂有单电介质层。这些共振来自壳内具有相同多极矩的两个电磁模式之间的干涉，而不是来自粒子不同层的各种等离子体模式之间的相互作用。与均匀球体的情况相反，即使在瑞利极限下，涂层球体中也存在非常规的Fano共振。这些共振可以引起非共振场增强，其比用常规Fano共振实现的非共振场增强大约大一个数量级。我们发现，非常规和传统的法诺共振可以发生在相同的输入频率提供的色散核心具有负折射率。这导致粒子内部的最佳场增强，这一结果可能对等离子体激元的潜在应用有用。
2013-03-01 physics.optics
Surface Enhanced Circular Dichroism of Oriented Chiral Molecules by Plasmonic Nanostructures
我们提出了一个严格的有限元方法来计算圆二色性（CD）在各种系统组成的纳米结构和定向手性分子与电四极跃迁。研究了作为各向异性手性介质的定向分子材料与金属纳米结构之间的相互作用。我们的研究结果表明，等离子体激元诱导的CD是敏感的分子的取向。在许多情况下，分子电四极跃迁对总CD信号的贡献可以起到关键作用。更有趣的是，我们已经证明，四极和偶极为基础的CD信号可以大大提高相匹配的电磁场和它们的梯度在不同的区域周围的纳米结构，这是由定向手性分子占据。不同区域可能产生相反符号的CD。当在仅具有所提出的纳米结构的一侧的区域上积分时，我们发现CD峰可能是积分两侧的情况的近数百倍。我们相信，这些发现将有助于实现超灵敏的探测手性信息的定向分子的等离子体基纳米技术。
2017-12-25 physics.optics
Tunable plasmonic resonances in highly porous nano-bamboo Si-Au superlattice-type thin films
本文报道了利用掠射角沉积技术制备空间相干柱状等离子体纳米结构超晶格型薄膜的方法。硅和金的后续和重复沉积导致具有受控长度的纳米尺寸子柱。超晶格型柱类似于竹子结构，其中较小的金柱部分形成夹在较大的硅柱部分之间的结（“纳米竹子”）。我们进行了广义椭圆偏振光谱测量和有限元计算，以阐明高度多孔的纳米竹结构的强各向异性光学性质。发生强烈的本地化等离子体激元模式与位移模式让人想起一个黑暗的四极模式的金子柱附近观察。我们演示了通过改变纳米竹结构的几何形状在近红外光谱范围内调谐这种四极子模式频率。此外，耦合等离子体激元和带间跃迁模式分别发生在可见光和紫外光谱区域。我们阐明了一个例子的潜在用途的纳米竹结构作为一个高度多孔的等离子体传感器与光学读出灵敏度，以百万分之几的溶剂水平在水中。
2018-07-17 physics.optics
Optimal plasmonic multipole resonances of a sphere in lossy media
给出了嵌入在有耗周围介质中的旋转不变介质球的等离子体多极子吸收和散射的基本上界。一个专门的米氏理论是为此目的而开发的，当与相应的广义光学定理相结合时，得到一个优化问题，这是明确解决的直接分析。特别地，吸收截面在相关的Mie（散射）参数中是凹二次型，并且凸散射截面可以通过使用约束吸收为非负的拉格朗日乘子来最大化。对于均匀球，Weierstrass准备定理被用来建立的存在性和唯一性的等离子体奇异性和明确的渐近表达式给出的偶极子和四极。结果表明，对于色散介质中均匀介质小球的多极吸收和散射，最佳无源材料分别近似地表示为相应极点位置的复共轭和实部。数值例子来说明的理论，包括与等离子体偶极子和四极共振获得的金，银和铝纳米球的基础上，这些金属的一些特定的Brendel-Bormann（BB）介电模型的比较。%的金、银和铝。基于这些BB模型，有趣的是注意到金属球可以在特定频率下以特定尺寸调谐到最佳吸收。
2018-11-07 physics.optics
Fano-enhanced pulling and pushing optical force on active plasmonic nanoparticles
我们展示了可调的拉和推光学力周围的Fano共振等离子体纳米结构。等离子体纳米结构包含一个具有光学增益的球形核心和一个金属外壳，显示出比纯增益球大得多的光学拉力。在四极模处可以获得很大的场增强和巨大的拉力。光抽运的引入补偿了金属壳的损耗，使窄四极模与板偶极模之间产生强耦合，产生Fano共振。这种巨大的负力来源于Fano共振时电场的反转，对束缚电流和束缚电荷产生拉力。同时，洛伦兹力的分离有助于揭示增益系统中拉力的本质。我们已经表明，通过应用洛伦兹力密度公式，可以获得由色散和有损耗的超材料组成的复杂非均匀结构内部的力的正确值，而与电磁动量密度无关。我们的研究结果提供了一种实用的方法来操纵纳米粒子，并深入了解光-物质相互作用。
2017-04-21 physics.optics
Shape Plasmonics and Geometric Eigenvalues: The Crystal Field Plasmon Splitting in a Sphere-to-Cube Continuous Transition
从实验、计算和理论上研究了等离子体金纳米粒子的光滑球-立方过渡，包括延迟效应。局部表面等离子体极化激元共振进行了精确的描述，区分形状统计，颗粒多分散性，电化学过量（表面）电荷的影响。球形、立方体和半立方体之间的所有显示定义明确的长期静电本征值，产生丰富的拓扑模式后，淬火的电荷弛豫过程。本征值和等离子体激元波长的变化方式作为一个函数的形状描述符，参数化的过渡，解释了一个极小模型的基础上的关键概念的晶体（或配体）场论（CFT），使第一次{ \em电磁模拟的晶体场分裂}。对于任何轨道角动量，本征值的演化就像Tanabe-Sugano关联图中的那样，依赖于粒子拓扑的对称性和立方体与球体之间的电荷缺陷。给出了非延迟和延迟等离子体激元波长的表达式，并成功地应用于实验UV-Vis和数值模拟值。CFT类比可能有希望深入研究形状在纳米等离子体和纳米光子学中的作用。
2019-12-13 physics.optics
Resonances On-Demand for Plasmonic Nano-Particles
提出了一种设计具有期望共振谱的等离子体粒子的方法。该方法是基于重复扰动的初始粒子形状，同时计算的各种准静态共振的特征值。该方法是严格证明，确保解决方案存在任何所需的光谱共振位置。共振跨越可见光和近红外制度，我们的方法设计的，使用时域有限差分模拟验证。一个新的家庭与同位偶极-四极共振粒子的设计，展示了独特的权力的方法。这种按需工程使纳米天线和超材料能够严格实现需要特定光谱功能的各种应用。
2011-01-10 physics.optics
Plasmonic interaction between nanospheres
当金属（或等离子体）纳米球几乎接触时，在窄间隙区域中可以发生强的光集中。这一现象在纳米光子学、生物传感和光谱学方面具有潜在的应用。对等离子体球之间的强相互作用的理解是相当具有挑战性的。实际上，计算电磁场需要极高的计算成本。另外，经典的镜像电荷法对介质球系统是有效的，但对等离子体球系统却不适用，因为等离子体球具有负折射率。在这里，我们开发了新的分析和数值方法的等离子体球系统，通过澄清之间的连接转换光学和图像电荷的方法。我们推导出两个等离子体球有效的完全解析解。然后，我们开发了一个混合的数值计算方案所产生的任意数量的球体的场分布。我们的方法是高效和准确的，即使在几乎接触的情况下，是有效的等离子体球。
2017-06-25 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Superradiant and Dark States in Non-Hermitian Plasmonic Antennas and Waveguides
本文研究了非厄米等离子体金属纳米球的一维结构。对于单个球，求解麦克斯韦方程会得到具有复量子化频率的准稳态本征模。为了研究更复杂的结构，采用了耦合模态理论。耦合模方程与控制开放量子系统的有效非厄米哈密顿量之间的相似性使我们能够将凝聚态和核物理中出现的一系列集体现象转化到等离子体球系统中。一个非平凡的物理出现作为相邻球体之间的强非辐射近场耦合的结果。对于两个相同球体的系统，这在未耦合球体的等离子体共振的宽度是耦合常数的虚部的两倍时发生。两个球体然后通过单个连续通道耦合，并且球体之间的相干相互作用的效果变得明显。系统的本征模分为两类：具有增强辐射的超辐射态和没有辐射的暗态。传输通过一维链与任意数量的领域也被认为是在有效的哈密顿框架，使我们能够计算可观的，如散射和传输振幅。这种纳米尺度的波导可以通过其与外部世界的耦合而经历额外的超辐射相变。结果表明，当超辐射条件得到满足时，完全透射发生。
2018-12-25 physics.optics quant-ph
Plasmonic lattice Kerker effect in UV-Vis spectral range
Kerker效应在大多数情况下被遗弃，但在全介电纳米光子学出现后又重新出现，可以在具有强电磁Mie共振的高折射率成分的各种纳米结构中观察到Kerker效应。存在磁响应的必要要求限制了通常非磁性的常规等离子体纳米结构用于Kerker效应。尽管如此，我们在这里展示了第一次出现的晶格Kerker效应在规则的等离子体Al纳米结构。由于电偶极和磁偶极以及电四极和磁四极的Rayleigh异常与局部表面等离子体共振之间的微妙相互作用而产生的集体晶格振荡导致了宽光谱范围内反向散射的抑制。Al阵列的几何参数的变化允许在整个UV和可见光波长范围内定制晶格Kerker效应，这几乎不可能使用其他等离子体或全介电材料实现。有人认为，我们的研究结果奠定了广泛的分歧，在等离子体和进一步应用的Kerker效应。
2020-10-22 physics.optics
Plasmonic abilities of gold and silver spherical nanoantennas in terms of size dependent multipolar resonance frequencies and plasmon damping rates
球形等离子体纳米天线的吸收和发射光学性质的多极表面等离子体激元（SP）的尺寸依赖的谐振频率和阻尼率方面进行了描述。我们提供的等离子体激元的大小特性的金和银的球形粒子的大尺寸的延迟制度，其中等离子体激元辐射阻尼是显着的。我们强调的辐射阻尼的作用相比，能量耗散阻尼形成的等离子体粒子的接收和发射性能。两者的大小依赖性：多极SP谐振频率和相应的阻尼率可以是为给定应用定制等离子体纳米天线特性的方便工具。这样的特性使得能够控制等离子体纳米天线的操作频率，并且将操作范围从光谱宽改变为光谱窄，反之亦然。也可以在粒子接收（增强吸收）和发射（增强散射）能力之间切换。改变观察的偏振几何形状，可以有效地将偶极子和四极等离子体激元辐射与对散射光的所有非等离子体激元贡献分离。关键词：表面等离子体共振，等离子体阻尼率，多极等离子体
2011-04-04 physics.optics
Au/Ag bimetallic nanocomposites as a highly sensitive plasmonic material
我们报告Au/Ag纳米复合材料作为一种高度敏感的等离子体材料。通过三维数值模拟的单元方法被引入到观察Au/Ag纳米复合材料以及Au单金属纳米系综中的集体等离子体共振。Au纳米系综提供一致相同的等离子体激元波长，与单元间距离无关。与单金属纳米集合体类似，Au/Ag纳米复合物的明显特征是将双等离子体共振峰会聚到单个等离子体共振峰，强烈依赖于堆积密度和单元尺寸。在亚波长结构中，纳米复合材料的有效单元尺寸低于2.5 nm，这足够小以表征纳米复合材料。结果，Au/Ag纳米复合物清楚地显示出异常高的灵敏度和品质因数（约为常规等离子体灵敏度的3倍和常规等离子体FOM的4.3倍），这是由耦合的Au-Ag四极杆纳米单元引起的。这项研究为Au/Ag纳米复合材料作为先进的纳米等离子体传感技术的理想和替代等离子体材料提供了必要的理论基础。
2018-06-27 physics.optics
Controlling photon bunching and antibunching of two quantum emitters near a core-shell sphere
理论研究了等离子体核壳纳米球附近两个点偶极发射体的集体自发发射。基于模函数在矢量球谐函数中的展开，我们推导出了与球附近的两个点偶极子相关的合作衰减率和偶极子-偶极子相互作用强度的封闭解析表达式。考虑到等离子体纳米壳包含线性放大介质内的核心，二阶关联函数的两个发射器表明，它是可能的，以调整光子发射，选择光子聚束或反聚束作为一个函数的偏振和位置的球。这一结果为工程人造介质中涉及可调谐单光子源的应用开辟了前景。
2020-02-28 physics.optics
Spherical Plasmonic Heterodimers: Reversal of Optical Binding Force as the Effect of Symmetry Breaking
近场等离子体激元结合力的反转和对称性破缺的作用之间的刺激联系在文献中还没有详细研究。由于键合和反键合模式都存在于众所周知的球形等离子体异二聚体集合的可见光谱中，通常认为所有此类异二聚体都发生结合力逆转。但我们的工作提出了一个非常不同的建议。我们证明，对称性破缺的异二聚体配置：横向（轴上的异二聚体）和纵向（离轴异二聚体：端火和近端火配置）的反转近场结合力遵循完全不同的机制，即后一个相对取向和建设性偶极-四极共振，但前一个光偏振和诱导的电共振。有趣的是，纵向近场结合力的逆转可以很容易地通过改变光传播的方向或只是它们的相对取向来控制。虽然人们普遍认为，等离子体激元力主要来自表面力和Fano共振可以是一种有前途的方式来实现结合力逆转，我们的研究基于洛伦兹力动力学提出了显着相反的建议（两种情况下）的情况下的等离子体激元球形异源二聚体。这篇文章的观测结果对改进传感器、粒子聚类和聚集非常有用。
2017-09-30 physics.optics
Hybridization and Dehybridization of Plasmonic Modes
金属纳米结构的等离子体共振（模式）可以被定义为偶极、四极或高阶模式，这取决于由入射场诱导的表面电荷分布。在非对称环境或集群中，模式可以杂交并表现出不同的行为和属性。在这项工作中，我们研究了实验和数值模拟衬底诱导的银纳米柱的等离子体激元模式的杂交。等离子体纳米粒子在折射率传感和增强光谱等方面的应用往往依赖于其持续模式的光谱位置和特定的空间近场分布。然而，我们表明，这种等离子体纳米粒子在传感系统中的实施可能会导致模式性质的变化，其杂交或去杂交。这些变化在远场光谱中并不明显，然后可能导致传感器行为的意外修改。我们表明，基板上的等离子体纳米粒子的偶极和四极模式之间的杂交结果从四极模式激发由于反射和入射光的叠加，然后，取决于基板的反射。杂化模式的存在强烈地依赖于纳米颗粒的周围环境，并且在纳米聚合物层沉积在纳米颗粒顶部之后，杂化模式消失并且被非耦合多极共振所取代。
2021-12-12 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
Circular dichroism in planar nonchiral plasmonic metamaterials
理论上表明，一个非手性的，二维阵列的金属球表现出旋光性表现在圆二色性的计算。金属球占据了一个矩形晶格的网站和非正常的入射，他们表现出很强的圆二色性的表面等离子体频率周围的效果。旋光性是晶格的矩形对称性的结果，其引起晶体沿着两个正交的原始晶格矢量的不同偏振模式。这两种偏振模式导致净极矢量，其与波矢量和垂直于球平面的矢量形成手征三元组。这种手性三元组的形成是观察到的圆二色性的原因，尽管结构本身本质上是非手性的。
2009-01-09 physics.class-ph physics.optics
Spectral correlation between surface-enhanced resonant Raman and far field scattering destructed by dipole quadrupole coupled plasmon resonance
本研究利用银纳米颗粒二聚体发现SERRS与等离激元共振的光谱关系存在两类，并揭示偶极-偶极和偶极-四极耦合共振分别决定电磁增强，对开发等离激元纳米结构具重要意义。
2023-01-04 physics.optics
Unidirectional and Wavelength Selective Photonic Sphere-Array Nanoantennas
我们设计了一个光子球阵列纳米天线（NA），表现出强方向性和波长选择性。虽然光子NA的几何配置类似于等离子体Yagi-Uda NA，但它具有不同的工作原理，最重要的是，减少了等离子体元件的固有金属损耗。对于任何选定的光波长，反射器的尖锐Fano共振是可调谐的，以与球链指向矢的较宽偶极共振在光谱上重叠，从而导致高方向性。这项工作为定向和选择性的光子NA提供了设计原则，这对于光子探测和自发发射操纵特别有用。
2015-07-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable Fano resonances in heterogenous Al-Ag nanorod dimer
我们从理论上研究了异质Al-Ag纳米棒二聚体中的等离子体激元耦合。在由短Al纳米棒的亮偶极模和附近长Ag纳米棒的暗四极模之间的相消干涉产生的消光光谱中发现了明显的Fano凹陷。这种Fano共振可以通过改变棒的尺寸、间隔距离和局部介电环境在波长和振幅上进行广泛调谐。Al-Ag异质纳米棒二聚体显示出对周围环境的高灵敏度，局部表面等离子体共振优值为7.0，这使得其在等离子体传感和检测中具有很好的应用前景。
2013-12-16 physics.optics
Plasmonics of opalic surface: a combined near-and far-field approach
乳白色的等离子体样品，由金属化的二氧化硅球的六边形排列构成，由于在接触点处的周期性排列和奇异性的混合，呈现出显着的光学性质。因此，它是一个有趣的候选人利用本地化和传播的表面等离子体激元的激发。基于这些属性或利用一定程度的混乱的激发的几个渠道被证明，开辟了新的途径，有效的激发等离子体在很宽的光谱范围。这种混合系统的多功能性证明了在两个互补的实验：镜面反射光谱和光电子发射电子显微镜的背景下。这两种技术提供了不同的观点对同一物理现象和它们之间的联系进行了讨论。这些实验证明了这些2D混合材料在纳米光子学背景下提供的机会。
2016-04-13 physics.optics physics.pop-ph
Fano resonances and fluorescence enhancement of a dipole emitter near a plasmonic nanoshell
基于Lorenz-Mie理论，我们解析地研究了等离子体纳米壳层附近单个光偶极发射体的自发发射。我们发现，由于光发射体和球之间的耦合的荧光增强可以通过核壳纳米球的纵横比和量子发射体与其表面之间的距离来调节。特别是，我们证明了荧光强度的增强和淬灭都与近场和远场相互作用引起的等离子体Fano共振有关。这些Fano共振具有不对称参数，其符号取决于偶极子相对于球形纳米壳的取向。我们还表明，如果原子偶极子是切向纳米壳层取向，相互作用表现出鞍点的近场能量流。这导致在近场中的洛伦兹荧光增强响应和在远场中的法诺线形。这种相互作用的签名可能有感兴趣的应用程序，用于感测的存在和方向的光发射器在靠近等离子体纳米壳。
2017-10-31 physics.optics
Analysis of a multi-mode plasmonic nano-laser with an inhomogeneous distribution of molecular emitters
推广Lamb的约化密度矩阵激光理论，分析了由金球和许多染料分子组成的等离子体纳米激光器中的非均匀分子耦合和模式关联。分子的不均匀性是通过模拟它们在球体周围的随机分布来解释的。我们的分析表明，为了获得激光，我们必须采用大量的强驱动分子来补偿等离子体激元模式的强阻尼。然而，紧凑的分子排列可以导致分子能量偏移，从而减少等离子体激元模式的激发，并最终表明任何特定系统的等离子体激元激发的最大极限。
2017-04-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Narrow optical filtering with plasmonic nanoshells
窄光学带通滤波器广泛应用于信息光学处理、彩色显示器开发和光学计算机系统中。我们表明，这样的超过滤器可以通过由介电球和金属壳组成的纳米粒子来创建。可以调节组分，使得在期望的波长范围内存在显著的透明度，而在该区域之外发生强吸收。
2011-12-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Unveiling the scattering behavior of small spheres
探索小球体散射行为的经典方法是用泰勒级数展开近似Mie系数。这个实验提供了大量有见地的结果，主要是支持局部等离子共振的小球体。然而，许多散射方面仍然是未知的，特别是关于磁共振。在这里，提出了一种替代的系统anastrics的基础上的Padé近似的米氏系数。结果揭示了第一次磁共振的自调节辐射阻尼机制的存在和高阶多极子的新的一般共振方面。因此，一个系统的方法来探索的散射行为的介绍，锐化我们的理解球的散射行为和它的紧急功能。
2016-11-14 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
Controlled plasmon-enhanced fluorescence by spherical microcavity
周围的电磁环境可以通过珀塞尔效应设计来自量子发射器的自发发射。例如，等离子体天线可以有效地限制电磁场并增强荧光过程。在这项研究中，我们证明了光子微腔可以调制等离子体增强荧光工程的局部电磁环境。因此，我们构建了一个等离子体增强发射器（PE发射器），其中包括一个纳米棒和纳米金刚石，使用纳米操纵技术。此外，我们控制一个聚苯乙烯球接近PE-发射体，并在原位研究相关的荧光光谱和寿命。与自由光谱范围内的发射相比，PE发射体的发射可以在光子模式下共振增强。由光子模式调制的光谱形状与PS球和PE发射器之间的间隔无关。在PS球耦合到PE发射器之后，荧光衰减速率的带积分可以被增强或抑制，这取决于等离子体天线和光子腔之间的耦合强度。这些发现可用于传感和成像应用。
2021-06-22 physics.optics
Effective medium description of dense clusters of plasmonic nanoparticles with spatial dispersion
本研究针对致密等离激元纳米粒子团簇，通过T矩阵计算验证了考虑空间色散的三参数等效介质模型可精确复现其电磁场，揭示了人工磁性和纵模的关键作用，为超材料设计提供了高效计算方法。
2023-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
Tunable THz and infrared plasmonic filter and switches based on circular graphene resonator with 90° bending of output port
提出并分析了两种基于石墨烯的新型导波器件，即滤波器和电光开关。滤波器不同于已知的输入和输出波导的几何形状和对称性的共线取向。所述组件由圆形石墨烯盘和在石墨烯层的平面中彼此以$90^\circ$取向的两个纳米带组成。石墨烯元件被放置在介电衬底上。我们发现，对称性的变化导致组件的属性发生剧烈变化。该装置的物理原理是基于石墨烯盘中的偶极、四极和六极共振，其分别限定阻带、通带和阻带频率特性。通过移动电子费米能级，阻带和通带滤波器特性的组合允许设计开关。数值模拟表明，所提出的元件具有非常小的尺寸，良好的特性，并提供了一个动态控制其中心频率通过静电门控。
2019-10-31 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Near-field enhancement by a metasurface at octupole plasmon resonance in periodic disc dimers
Aalto University（阿尔托大学）；University of Cologne（科隆大学）
本研究通过八极子等离子体共振在周期性圆盘双极结构中实现高近场增强，揭示了高阶多极共振在等离子体结构中的应用潜力。
2025-10-21 physics.optics
Magnetic Dipole and Electric Quadrupole Transitions in the Trivalent Lanthanide Series: Calculated Emission Rates and Oscillator Strengths
鉴于人们对光频磁偶极跃迁的兴趣越来越大，我们使用中间耦合计算来确定非常适合实验研究的强磁偶极发射线。使用详细的自由离子哈密顿量，包括静电和自旋轨道项，以及两体，三体，自旋-自旋，自旋-其他轨道，和静电相关的自旋轨道相互作用，计算了所有三价镧系离子在4fn配置的能级。这些自由离子能级和本征态，然后用于计算所有基态磁偶极子吸收线的振子强度和所有磁偶极子发射线的自发发射率，包括激发态之间的跃迁。在整个可见光和近红外光谱中预测了大量的强磁偶极跃迁，包括许多较长波长的跃迁，这些跃迁对于实验研究磁光物质与光学超材料和等离子体天线的相互作用是理想的。
2012-09-20 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.optics
Complex k band diagrams of 3D metamaterial/photonic crystals
提出了一种求解三维超材料/光子晶体系统复色散曲线的有限元方法。这种三维方法是以前报道的二维特征值方法的推广。这种方法对于分析包含色散的周期性系统（例如，等离子体）材料，用于计算k空间中的等离子体表面，以及用于计算倏逝波的衰减长度。两个具体的例子被认为是：一个光子晶体包括电介质球和等离子体渔网结构。杂交和避免米氏共振和传播模式之间的交叉数值证明。四个电磁模式区分其对称性的负折射率传播的等离子体激元渔网预测。通过计算等值线，我们还证明了渔网结构是一个双曲介质。
2011-05-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Extinction by plasmonic nanoparticles in dispersive and dissipative media
该研究利用广义 Mie 理论分离并阐明宿主耗散对等离激元纳米球 LSPR 消光的阻尼、频移及远离共振处的宽带增强机制。
2022-09-02 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph physics.optics
Plasmon-Polaritons in Nanoparticle Supercrystals: Microscopic Quantum Theory Beyond the Dipole Approximation
等离子体金属纳米颗粒晶体具有有趣的光学性质。它们达到了超强和深强光-物质耦合的区域，其中光子态需要包括在材料特性的模拟中。我们提出了一个量子描述的超晶体中的等离子体激元，从偶极子和四极激发的纳米粒子的积木和他们的耦合到光子。我们的模型很好地再现时域有限差分模拟的结果。它提供了详细的洞察极化激元状态的出现。以面心立方晶体为例，我们表明，偶极和四极态混合在许多高对称性方向的布里渊区。只有当包括四极子导出的状态时，才可能正确描述等离子体激元和等离子体激元-极化激元能带结构。我们的模型导致纳米粒子超晶体中的耦合强度降低的表达，我们表明，进入深强耦合制度的金属填充分数以上$0.8$。除了等离子体极化激元的能量，我们分析的偶极，四极和光子态的相对贡献，他们的本征函数，并能够证明在深强耦合制度的光去耦。我们的研究结果为更好地理解金属纳米粒子超晶体在超强和深强耦合机制下的量子特性铺平了道路。
2021-04-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
On the quasistatic optimal plasmonic resonances in lossy media
本文讨论和分析了有耗介质中小电介质粒子的准静态最佳等离子体振子偶极共振。在任何给定频率下的最佳谐振由复值介电常数定义，该复值介电常数在准静态近似和无源性约束下使颗粒的吸收最大化。特别地，对于沿着激发场对准的椭球，最佳材料性质由与粒子的极化率相关联的极点位置的复共轭给出。在本文中，我们采用经典的米氏理论来分析这种近似的球形粒子在周围的有耗介质。事实证明，准静态的最佳等离子体共振是有效的，提供的颗粒的电尺寸是足够小的同时作为外部损耗是足够大的。因此，重要的是要注意，这种近似不能用于无损耗介质，这也是显而易见的，因为准静态最佳偶极子吸收在这种情况下变得无界。此外，事实证明，小介质球的最佳归一化吸收截面面积具有非常微妙的限制行为，并且实际上即使在全动态下，当电气尺寸和外部损耗同时趋于零时，也是无界的。进行了详细的分析，以评估最佳共振的准静态估计的有效性和数值例子来说明渐近结果。
2018-12-24 physics.class-ph physics.optics
Surface - lattice resonances in 2d arrays of spheres: multipolar interactions and a mode analysis
我们提出了一个多极模型的表面晶格共振（SLR）在二维阵列的球体，包括电偶极子，磁偶极子，和电四极矩的球体。我们确定的SLR的偶极和多极字符，显示在其描述的非共振多极的重要性，并讨论了SLR照明条件的敏感性。我们链接SLR的阵列所支持的模式的激励，我们提出了一个简化的模型的模式色散关系，解释的灵敏度的SLR和带隙的模式色散发现在低频率。最后，我们讨论了与直接耦合到一个模式，它可以发生在除了由SLR信号的衍射耦合相关的谐振功能。
2017-06-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dispersion relation, propagation length and mode conversion of surface plasmon polaritons in silver double-nanowire systems
采用基于有限元法的本征模分析方法研究了银双纳米线系统中的表面等离子体激元模式。计算了系统中十个最低能量等离子体激元模的色散关系、表面电荷分布、场图和传播长度。这十个模式被分为三组，因为它们被发现分别起源于两条导线之间的双极-双极、偶极-偶极和四极-四极杂化。有趣的是，除了充分研究的间隙模式（模式1），另一种模式从组1，这是一个对称耦合的电荷模式（模式2）被发现有一个更大的群速度和更长的传播长度比模式1，建议模式2是另一个潜在的信号传输等离子体电路。方案，以有效地激发（注入）组1模式在两线系统中，也转换模式2（模式1）到模式1（模式2）的数值模拟演示。
2013-05-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Asymptotic approximations for the plasmon resonances of nearly touching spheres
近距离纳米结构的表面等离子体共振的激发是纳米等离子体学中用于在亚波长尺度上控制光并产生高度受限的电场热点的关键技术。在本文中，我们开发了渐近近似的近接触极限与原型球二聚体几何形状相关联的整个表面等离子体模式。从准静态的等离子体本征值问题，我们采用的方法之间的间隙区域，其中的边界近似抛物面，极区域内的领域和接近的差距，和一个粒子尺度的区域，其中的领域似乎接触在领先的顺序匹配渐近展开。对于这些模式，强烈本地化的间隙，有关的间隙和极点区域给出了一组有效的本征值问题，制定了一个半空间表示的极点之一。我们解决这些问题，使用积分变换，找到渐近近似，奇异的无量纲间隙宽度，本征值和本征函数。在关于平分间隙的平面的轴对称和奇数的模式的特殊情况下，其中与外部区域的匹配引入了对无量纲间隙宽度的对数依赖性，我们的分析遵循[O. Schnitzer，\textit{Physical Review B}，\textbf{92} 235428 2015]。我们还分析了所谓的异常家庭，甚至模式，其特征在于从间隙中排除的场分布。我们证明了我们的渐近公式和精确计算之间的良好协议。
2018-07-04 math.AP physics.optics
Inverse design with flexible design targets via deep learning: Tailoring of electric and magnetic multipole scattering from nano-spheres
深度学习是纳米光学逆向设计的一种有前途的超快速方法，但尽管该领域发展迅速，数据集生成的计算成本以及训练过程本身仍然是一个主要瓶颈。这是特别不方便的，因为需要生成新的数据，并且需要训练新的网络以用于问题的任何修改。我们提出了一种技术，允许训练一个单一的神经网络上广泛的设计目标，而无需任何重新训练。我们的方法的关键思想是丰富现有的数据与随机的“感兴趣的区域”（ROI）标签。在这种ROI装饰数据上训练的模型能够对广泛的物理目标进行操作，同时它学会将其设计工作集中在用户定义的ROI上，而忽略物理域的其余部分。我们展示了一个串联网络的设计上的电和磁偶极子和四极散射在一个广泛的光谱范围内的介电核壳纳米球的训练方法。该网络学习定制非常独特，灵活的设计目标，如由于窄光谱窗口中的特定多极子而产生的散射。改变设计问题不需要任何重新训练。我们的方法非常通用，可以直接用于现有的数据集。它可以直接应用于其他网络体系结构和问题。
2022-08-04 physics.comp-ph physics.optics
Metal-coated microsphere monolayers as surface plasmon resonance sensors operating in both transmission and reflection modes
National Institute for Research and Development of Isotopic and Molecular Technologies（同位素和分子技术研究发展中心）；Institute for Interdisciplinary Research in Bio-Nano-Sciences, Babes-Bolyai University（巴比什-博约伊大学生物纳米科学交叉研究所）
本文提出银涂层聚苯乙烯微球单层作为表面等离子共振传感器，可在透射和反射模式下工作，通过使用200nm微球揭示了增强光学透射带，反射模式比透射模式更高效，实验验证了吸附物位置对传感效率的影响。
2026-03-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Electric and magnetic toroidal dipole excitations in core-shell spheres
本文在Lorenz-Mie理论框架下推导出核壳纳米球中电与磁环向偶极散射系数的闭合解析表达式，揭示其共振可被操控调谐，并阐明其对环向偶极诱导透明、Fano共振及超散射等效应的重要意义。
2024-06-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
