Transient optical symmetry breaking for ultrafast broadband dichroism in plasmonic metasurfaces
超快纳米光子学是一个新兴的研究领域，旨在开发能够以前所未有的速度进行光调制的纳米器件。一种很有前途的方法是利用纳米结构材料（金属或电介质）的光学非线性，通过与强超短激光脉冲的相互作用来调制它们的有效介电常数。虽然这种纳米结构的光激发后的超快时间动力学已被深入研究，亚ps瞬态空间不均匀性发生在纳米尺度迄今几乎被忽略。在这里，我们从理论上预测和实验证明，光生热载流子的不均匀时空分布诱导在由高度对称的亚原子制成的等离子体超表面中的瞬态对称性破缺。该过程是完全可逆的，并且导致宽带瞬态二向色性光学响应，在小于1皮秒的时间内恢复初始各向同性状态，克服了由较慢的弛豫过程（例如电子-声子和声子-声子散射）引起的速度瓶颈。我们的研究结果铺平了道路的超快二向色性器件的发展，能够Tera位/秒的光偏振调制。
2020-07-31 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
Plasmonic Metasurfaces with Structural Chirality and Pseudo-Chirality for Enhanced Circular Dichroism and Enantiomeric Recognition
本研究设计了由三个等边三角形融合的不对称金纳米结构构成的平面等离子体超表面，兼具结构手性与赝手性，可实现强偏振各向异性与对映体特异性响应，为无标记手性传感及平面模拟手性光学行为提供了新途径。
2025-08-01 physics.app-ph physics.optics
Dichroism of coupled multipolar plasmonic modes in twisted triskelion stacks
本研究通过实验和模拟，系统探究了扭曲堆叠金三叶草纳米结构中的多极等离激元模式，发现其圆二向色性可通过扭曲角调控，并在15度时达到最大，且揭示了模式演化及阵列中的杂化效应。
2025-01-24 physics.optics
Mid-infrared Plasmonic Circular Dichroism Generated by Graphene Nanodisk Assemblies
将等离子体圆二色光谱带到中红外光谱区间是非常有趣的，并且有两个原因。该光谱区间对于热生物成像是非常重要的，同时，该光谱范围包括许多手性生物分子的振动线。在这里，我们证明了石墨烯等离子体确实提供了这样的机会。特别是，我们表明，手性石墨烯组件组成的几个石墨烯纳米盘可以产生强大的圆二色性（CD）在中红外区间。CD信号是由于特别设计的手性石墨烯组件中相邻纳米盘之间的等离子体激元-等离子体激元耦合而产生的。由于石墨烯层的厚度与入射光的波长之间的大尺寸失配，因此需要具有几百纳米的总高度的三维配置来获得中红外范围内的强CD信号。中红外CD强度主要由石墨烯纳米盘组装体的总尺寸（总高度和螺旋支架半径）以及其组成纳米盘之间的等离子体激元-等离子体激元相互作用强度决定。在石墨烯组装阵列中可以观察到正CD带和负CD带。等离子体CD光谱的频率间隔与一些重要的生物分子（例如DNA和许多不同的肽）的振动模式重叠，从而产生了通过将这些分子物质附着到石墨烯组件来增强这些分子物质的振动光学活性的可能性。同时，我们的结构中的手性中红外等离子体激元的光谱范围出现在人体热辐射的典型波长附近，因此，我们的手性亚结构可以潜在地用作热成像设备中的光学元件。
2017-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Highly tunable optical activity in planar achiral terahertz metamaterials
使用太赫兹时域光谱，我们证明了可调谐的偏振旋转和圆二色性在本质上非手性平面太赫兹超材料没有双重旋转对称。观察到的效果是由于非本征手性所产生的超材料平面的相互取向和入射太赫兹波的传播方向。
2010-06-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Chiral Plasmonic Hydrogen Sensors
在这篇文章中，一个手性等离子体氢传感平台，使用钯基纳米螺旋。这种三维手性纳米结构的制备纳米掠角沉积表现出很强的圆二色性实验和理论。钯纳米螺旋的手性光学性质在氢吸收时改变，并且敏感地依赖于氢浓度。这些特性非常适合于在可燃范围内进行远程和无火花的氢传感。当在钯-金混合螺旋中利用增加量的金时，滞后减少。结果，响应于氢的圆二色性的线性显著提高。手性等离子体传感器方案是潜在的兴趣，氢传感应用，其中需要良好的线性度和高灵敏度。
2021-04-30 physics.app-ph physics.optics
Meso-chiral optical properties of plasmonic nanoparticles: uncovering hidden chirality
King’s College London（伦敦国王学院）
研究揭示了强散射的等离子体纳米颗粒手性可能被常规技术忽略，通过数值和实验验证了meso手性现象，为理解手性在微观与宏观中的联系提供新视角。
2025-09-24 physics.optics
Surface Lattice Resonances in 3D Chiral Metacrystals for Plasmonic Sensing
手征晶格模是由手征等离子体激元粒子组装成具有适当周期性的有序阵列而产生的混合态。这些共振表现出依赖于激发手性，它们在等离子体晶格中的观察是严格相关的基本等离子体单元的手性特征。在这里，我们展示了手性表面晶格共振的出现在适当设计的纳米螺旋阵列，完全三维手性纳米物体制造的聚焦离子束处理。通过调整混合模式中等离子体和光子组件的相对权重，我们分析了导致晶格模式出现的强衍射耦合的物理机制，为传感应用的手性等离子体系统的工程开辟了道路。特别是，我们确定了一个耦合制度，其中一个大的固有圆二色性的等离子体共振的光子品质因数和等离子体场增强之间的明确的平衡的组合最大化的系统的能力，以区分周围介质中的折射率变化。我们的研究结果为利用等离子体晶格的圆二色性进行高性能生物传感奠定了基础。
2022-07-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Circular dichroism mode splitting and bounds to its enhancement with cavity-plasmon-polaritons
区分不同旋向手性分子的能力对于化学和生命科学具有重要意义。由于大多数相关手性分子在UV区域具有其手性跃迁，因此检测其圆二色性（CD）信号与在该光谱范围内进行光学测量的实际实验挑战相关联。为了解决这个问题，在这里，我们研究的可能性转移CD信号的模型手征介质达到强耦合制度与光学微腔。具体来说，我们表明，通过强耦合手性等离子体纳米粒子的非手性法布里-珀罗微腔可以印上的混合模式分裂，强耦合系统的标志，耦合系统的CD光谱，从而有效地转移模型系统的手征共振到较低的能量。我们首先预测的效果，使用解析传输矩阵法以及数值时域有限差分（FDTD）模拟。此外，我们证实了理论预测的有效性，在涉及手性等离子体纳米粒子耦合到法布里-珀罗微腔的原理验证实验。
2019-09-13 physics.optics
Extreme optical activity and circular dichroism of chiral metal hole arrays
我们报告了非常强的光学活性和圆二色性所表现出的亚波长阵列的四个启动螺丝孔制作与一次通过聚焦离子束铣削自由悬浮的银膜。具有四阶旋转对称性，该结构表现出高达90度的偏振旋转和全圆二色性的峰值，并且在可见光中的某些波长范围内作为圆偏振器操作。我们讨论的一般原则（对称性，互易性和可逆性）的基础上的观察，并得出结论，极端的光学手征是由手征本地化等离子共振。
2014-04-30 physics.optics
Optical chirality from dark-field illumination of planar plasmonic nanostructures
暗场照明显示，使平面手性纳米粒子的安排表现出类似于真正的手性散射体的消光圆二色性。圆二色性实验观察到的最大散射的单一低聚物组成的旋转对称排列的金纳米棒，与数值模拟的强协议。偶极模型的开发表明，这种效果是由纳米棒的几何投影到手的电场的方向上的差异所造成的，所述手的方向由垂直入射在玻璃基板上的圆偏振暗场所产生。由于这种几何起源，峰值手性响应的波长也在实验上显示出根据纳米颗粒之间的分离而偏移。所有提出的低聚物具有小于工作波长的物理尺寸，和适用的扩展到紧密堆积的平面阵列的低聚物被证明放大圆二色性的大小。在这些低聚物中实现强手性展示了使用暗场照明从平面器件工程光学手性的新途径。
2017-06-19 physics.optics
True Circular Dichroism in Optically Active Achiral Metasurfaces and Its Relation to Chiral Near-Fields
该研究以U形谐振器超表面为基准，实验与数值区分表观圆二色性来源，揭示磁电模式的手性近场及其远场偏振意义。
2023-08-21 physics.app-ph physics.optics
Plasmonic rod dimers as elementary planar chiral meta-atoms
对金属棒二聚体的电磁响应进行了理论计算，计算了棒在二聚体中任意平面排列的情况。结果表明，没有面内对称轴的二聚体表现出椭圆二色性，并在平面手性超材料中充当“原子”。由于棒二聚体的非常简单的几何形状，这种平面超材料比传统的开口环或伽马离子型结构更容易制造，并且适合于基于耦合偶极子模型的简单分析处理。分析了超材料的方向不对称性对二聚体几何形状的影响，并在数值模拟中得到了证实。
2011-03-25 physics.optics
Angular momentum-induced circular dichroism in non-chiral nanostructures
圆二色性（CD），即系统对左右圆偏振光的差分响应，是能够提供某些样品的形态信息的仅有的技术之一。例如，在生物学中，CD光谱被广泛用于研究蛋白质的结构。最近，它也被用于表征超材料和等离子体结构。通常，CD只能在手性物体中观察到。在这里，我们提出的实验结果表明，一个非手性样品，如一个亚波长的圆形纳米孔可以产生巨大的CD时，涡旋光束被用来激发它。这些测量可以理解通过研究样品的对称性和总角动量涡旋光束进行。我们的研究结果表明，CD可以提供丰富的信息时，结合控制的输入场的总角动量的样品。
2014-04-02 physics.optics
Simultaneous Measurement of Circular Dichroism and Circular Differential Scattering
Mississippi State University（密西西比州立大学）；Seoul National University（首尔国立大学）；University of Central Florida（中佛罗里达大学）
本文开发了一种双通道光谱仪，通过散射光谱匹配方法实现同一溶液中圆二色性（CD）和圆差分散射（CDS）光谱的同时获取，并首次实验展示了两种光谱的同步采集。
2026-05-27 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
Surface Enhanced Circular Dichroism by Quadrilateral Arranged Nanoholes
圆二色性（CD）是右旋和左旋圆偏振光的吸收差异。圆二色性（CD）光谱技术是检测分子手性的重要工具，但分子的圆二色性（MCD）较弱，且总是出现在比可见光（VR）噪声更大的紫外（UV）区。等离子体纳米结构与手性分子近场相互作用产生的诱导圆二色性（ICD）提高了分子手性的检测限，通常出现在VR中。在这项研究中，四边形排列的纳米孔（QAN）提出了提高MCD。该结构实现的最大增强约为MCD的200倍。进一步解释了分子偶极对电场对称性破缺产生ICD的机理。通过对电偶极子和磁偶极子共振模式的分析，研究了表面等离子体共振（SPR）模式对ICD的影响。发现ICD由于QAN周围ED和MD共振的重叠而增强。此外，我们还探讨了结构厚度、空穴长度和周期长度对MCD增强的影响
2022-08-03 physics.optics
Surface Enhanced Circular Dichroism by Electric and Magnetic Dipole Resonance of Cross Shaped Nanoholes
等离子体纳米结构与手性分子的近场相互作用在非手性纳米结构中产生圆二色性。诱导圆二色性（ICD）强度比分子固有CD（MCD）大几个数量级，并且通常出现在CD信号易于检测的可视范围（VR）。因此，ICD被认为是一种潜在的方法来检测单分子手性。在这项研究中，十字形纳米孔（CSN）提出了增强MCD信号。结构的最大增强达到分子固有MCD的450倍。通过对表面等离子体共振模式的分析，发现CSN中电偶极子（ED）和磁偶极子（MD）表面等离子体共振（SPR）的重叠是CD增强的关键。进一步研究了结构厚度、纳米孔长短臂长度、纳米孔短臂位移和CSN的周期对圆二色性增强的影响，发现增强因子和CD增强峰的位置可以通过结构参数进行调节
2022-08-03 physics.optics
Plasmon-enhanced circular dichroism spectroscopy of chiral drug solutions
本文研究贵金属表面等离激元极化激元对稀释手性药物溶液的增强圆二色传感，基于Otto与Kretschmann构型计算reparixin，获得约20倍差分吸收增强及手性偏振畸变。
2023-09-27 physics.chem-ph physics.optics
Magneto-optical chirality in a coherently coupled exciton-plasmon system
手性是一种基本的不对称现象，手性光学元件在反射或吸收圆偏振光时表现出不对称响应。这些元素的最新实现包括具有打破镜面对称性和称为圆二色性的偏振对比光学吸收的纳米等离子体系统。圆二色性的另一种途径是原子级薄半导体中的自旋谷极化激子。在存在磁场的情况下，它们表现出与圆偏振光子的不平衡耦合，从而表现出圆二色性。在这里，我们证明了与单层WSe $_2$中激子相关的偏振对比光学跃迁可以通过相干耦合转移到近端等离子体纳米盘。耦合激子等离子体激元系统表现出磁致圆二色性的光谱窄窗口的Fano干涉，我们在一个主方程框架模型。我们的工作激励激子-等离子体激元界面作为手性超颖表面的构建块，用于信息处理，非线性光学和传感。
2023-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Broadband enhanced chirality with tunable response in hybrid plasmonic helical metamaterials
设计宽带增强的手性对于新兴的手性化学和传感领域，或者在最近引入的纳米光子手性量子和经典光学应用中控制光子的自旋轨道动量具有强烈的兴趣。然而，手征光-物质相互作用具有极其微弱的性质，难以控制和增强，并且不能调谐或宽带化。此外，在技术上重要的可见光到紫外光谱处实现强、宽带和可调谐手性的平面双纳米光子结构仍然是难以捉摸的。在这里，我们解决这些重要的问题，通过实验证明和理论验证光谱可调，极大的，和宽带手旋光响应的纳米螺旋超材料。报道的全介电和介电-金属（混合）等离子体超材料的新设计允许通过大规模纳米光子结构实现有史以来最大和最宽的测量手性库恩不对称因子。此外，所提出的自下而上制造的光学超材料的强圆二色性可以通过改变它们的尺寸和它们的电介质和等离子体螺旋子部分之间的比例来调谐。目前展示的超材料有望为手光学领域的发展提供实质性的推动，从而在纳米尺度上显著增强和宽带手征光-物质相互作用。
2021-01-28 physics.optics
Quantitative Study on Circular Dichroism Induction from Chiral Matter-Achiral Nanostructure Near Field Interactions
手性分子与非手性等离子体金属纳米结构相互作用产生的圆二色性（ICD）提高了分子手性检测的灵敏度。虽然实验结果已经呈现出几个数量级的ICD增强，但ICD诱导的原因还没有从以前的研究中提出。本文提出了一种理论来解释手性分子与非手性纳米结构近场相互作用诱导ICD的机理。通过引入手性分子的偶极近似和分子-纳米结构相互作用的近场近似，推导了ICD的解析表达式。该理论解释了ICD的机理是手性分子的偶极辐射打破了纳米结构中电场强度的对映关系。此外，推导出的公式表现出ICD成正比的分子手性参数和数密度，它与分子和纳米结构之间的距离的倒数立方指数增加。最重要的是，该公式表明ICD与纳米结构中的电场和分子区域中的磁场的强度成正比。为了验证分析结果，我们研究了石墨烯纳米孔超颖表面（GNM）和手性分子组成体系的ICD性质。数值结果与解析结果一致。我们的研究结果有助于理解ICD的诱导机制，推动ICD增强的极限，实现分子手性的超灵敏检测。
2021-02-01 physics.optics
Molecular-Induced Chirality Transfer to Plasmonic Lattice Modes
该研究通过胶体自组装制备金纳米颗粒阵列并嵌入手性分子，证明分子手性可转移至等离子体晶格模式，实现可调的手性控制，并借助数值模拟与半解析模型加以验证。
2023-05-11 physics.chem-ph physics.optics
Synthesis of hybrid gold-protein nanobioconjugates with strongly enhanced circular dichroism
Sorbonne Universit\' e , CNRS, Institut des NanoSciences de Paris, INSP, F-75252 Paris, France；Sorbonne Universit\' e , CNRS, Laboratoire de R\'eactivit\'e de Surface, LRS, F-75252 Paris, France；Sorbonne Universit\' e , CNRS, Institut Parisien de Chimie Mol\'eculaire, IPCM, F-75252 Paris, France；Aix-Marseille Universit\' e , CNRS, Centrale Marseille, Institut Fresnel, 13013 Marseille, France
研究利用纳米光子学控制手性光-物质相互作用，通过金纳米颗粒与光合蛋白静电耦合形成混合纳米生物共轭物，结合数值模拟和测量，发现可增强圆二色性，揭示三种效应，为相关领域开辟新途径。
2026-07-29 physics.optics
Optical activity in weakly coupled nonorods
我们介绍了一种矩阵方法，我们推导出一个公式的相位延迟等离子体系统的影响。我们详细分析了两个正交的Au纳米棒的圆二向色性响应（CD），并且我们表明，虽然理论上，前向散射的圆二向色性与粒子之间的偶极-偶极相互作用成正比，但是由于两种不同类型的相之间的权衡，系统的CD响应在弱耦合中可以大得多。
2020-11-27 physics.optics
Tunable circular dichroism through absorption in coupled optical modes of twisted triskelia nanostructures
本文提出由两个堆叠三曲枝手性等离子体纳米元件构成的系统，通过调节间距与相对扭转角控制耦合光学模式，实现最高60%且光谱位置可调的圆二色性。
2024-01-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Competition of Chiroptical Effect Caused by Nanostructure and Chiral Molecules
本文用T矩阵方法发展了有限团簇中任意目标物的手性分子圆二色性的理论。研究了手性分子与纳米结构之间的相互作用。我们的研究集中在手性分子插入纳米结构的等离子热点的情况下。结果表明，当两个手性分子分别插入到纳米粒子团簇的热点区域时，当纳米粒子之间的距离较小时，两个手性分子体系的总CD不和，而当纳米粒子之间的距离较大时，两个手性分子体系的总CD不和.纳米复合材料的结构手性引起的等离子体CD强烈依赖于纳米球的相对位置和取向，并且远大于分子诱导的手性。然而，具有特殊手性结构的分子-NP纳米复合物的分子诱导的等离子体CD效应可以在光谱上与基于结构手性的光学活性区分开。我们的研究结果为理解分子-纳米粒子复合材料中等离子体CD效应的两个不同方面提供了一个新的理论框架，这将有助于新型生物传感器的实验设计，实现基于等离子体的纳米技术对分子手性信息的超灵敏探测。
2017-12-29 physics.optics
