Coupled electric dipole model for a Su-Schrieffer-Heeger chain of optically resonant coreshell nanoparticles
International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL)（伊比利亚纳米技术国际实验室）
本文提出利用耦合电偶极子模型研究Si@Ag核心壳纳米颗粒的SSH链，揭示其在共振频率处支持多个拓扑边缘态。
2025-10-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Triangular array of iron-oxide nanoparticles: A simulation study of intra- and inter-particle magnetism
采用随机Landau-Lifshitz-Gilbert（sLLG）方法研究了球形磁赤铁矿纳米颗粒在二维三角形阵列上的分布.模拟方法首先验证了一个三角形阵列的简单偶极子，结果显示预期的相变到铁磁状态在有限的温度。基态表现出连续的简并性，在无限小的温度下通过无序有序机制解除，并出现六重平面各向异性。纳米颗粒阵列由7.5 nm直径磁赤铁矿球与块样的超交换相互作用的Fe-离子之间的核心，和较弱的交换表面Fe-离子和径向各向异性。三角形纳米颗粒阵列在相同的降低温度下作为简单的偶极子阵列，但表现出不同的行为，在低温下，由于表面各向异性。我们发现，在纳米粒子的八面体网站上的空位结合表面各向异性，以产生一个有效的随机温度依赖性的各向异性为每个粒子。这导致与简单的偶极阵列相比，在零温度下纳米颗粒阵列的净磁化强度降低。
2019-04-11 cond-mat.mes-hall
Dipole-exchange spin waves and mode hybridization in magnetic nanoparticles
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；Moscow Center for Advanced Studies（莫斯科高级研究中心）；Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；ITMO University（ITMO大学）
研究了受限铁磁共振腔中自旋波模式在交换主导、偶极子交换和偶极子相互作用 regime 中的行为，揭示了对称性对自旋波模式分类和退化的影响，以及非局域偶极子相互作用引起的模态混合。
2026-10-23 cond-mat.mes-hall
Micromagnetic simulations of interacting dipoles on a fcc lattice: Application to nanoparticle assemblies
微磁学模拟用于研究立方和轴向各向异性，静磁相互作用和温度对M-H回路的fcc和sc晶格上的磁偶极子的集合的影响。我们采用了一个简单的模型，相互作用的偶极子，代表单域粒子，试图解释最近的实验数据有序阵列的磁性铁蛋白纳米粒子，证明了至关重要的作用，在面心立方晶格中的粒子之间的相互作用。数值模拟结果与实验结果吻合较好，并研究了粒子内自由度和表面效应对热涨落的影响。
2010-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Resonant unidirectional and elastic scattering of surface plasmon polaritons by high-refractive index dielectric nanoparticles
我们考虑散射的表面等离子体激元（SPPs）和光由个人的高折射率介电纳米粒子（NP）位于金属（金）基板上，并支持在可见光谱范围内的电和磁偶极共振。利用离散偶极子近似，包括多极分解过程进行数值计算。介绍并讨论了球形硅纳米颗粒在可见光和近红外波段的消光和散射截面谱。阐明和论证了电偶极子和磁偶极子在散射过程中的面内和面外分量的作用。结果表明，由于NP相互作用与电磁场从衬底反射（导致双各向异性），在平面内的电和磁偶极子可以共振激发在同一波长。由于这种效应，可以在窄的光谱范围内实现由扁球体NP引起的SPP的共振单向（前向）和弹性（面内）散射。在正常光入射的情况下，双各向异性效应可以提供显着的抑制的SPP激发，因为由感生的电和磁偶极矩产生的SPP波之间的相消干涉。所获得的结果为基于SPP的光子元件和超颖表面的开发开辟了新的可能性，其操作涉及介电NP的共振激发。
2016-09-20 cond-mat.mes-hall
Imaging the dipole scattering of an optically levitated dielectric nanoparticle
我们使用高数值孔径（NA）成像系统实验观察纳米粒子的偶极子散射。光学悬浮的纳米颗粒提供了没有颗粒-基底相互作用的环境。我们照射的二氧化硅纳米粒子在真空中与532 nm的激光束正交的1064 nm的捕获激光束的传播方向强烈聚焦的相同的高NA物镜用于收集散射，这导致在黑暗的背景和高的信噪比。通过测量当我们旋转照射光偏振时在图像和傅立叶空间（k-空间）中的散射光分布来研究入射激光的线偏振引起的纳米颗粒的偶极子取向。当纳米粒子的偶极取向沿显微镜物镜的光轴对齐时，观察到特殊情况下的偏振涡旋（矢量光束）。我们的工作为研究Kerker条件下的散射各向异性提供了一个重要的平台。
2021-07-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Equilibrium properties of assembly of interacting superparamagnetic nanoparticles
利用随机Landau-Lifshitz方程研究了超顺磁性纳米粒子均匀分布在一个有序矩阵中的相互作用组装体的弛豫过程和平衡磁化强度。对于弱相互作用的组件的平衡磁化被证明是偏离朗之万定律在中等和大磁场的范围内，由于磁各向异性能量的影响。对于具有明显磁偶极相互作用影响的致密组件，揭示了初始磁化率对组件密度的显著依赖性。初始磁化率和相应的Langevin磁化率之间的差异可以作为磁偶极相互作用对组装性能的影响的指示。提出了一种新的自洽方法来解释相互磁偶极相互作用对超顺磁性纳米粒子致密组装行为的影响。在热力学平衡状态下，计算了作用于磁性纳米粒子的无规磁场各分量的几率密度。这些成分的自洽概率密度被发现是接近高斯分布。结果表明，作为密度的函数的平衡组装磁化强度的降低可以解释由随机磁场对粒子磁矩的迷失方向效应。
2020-03-30 cond-mat.mes-hall
Faraday Rotation and One-Way Propagation of Plasmon Waves on a Nanoparticle Chain
我们计算了在静磁场${\bf B}$和液晶基质中沿金属纳米颗粒链传播的等离子体波的色散关系。利用准静态近似和偶极-偶极近似处理不同纳米粒子表面等离子体激元之间的相互作用，得到了色散关系。对于沿粒子链传播的等离子体激元，在一个平行的液晶主机和一个字段的链，我们发现一个小的，但有限的，法拉第旋转角。在一个胆甾相液晶主机和一个平行于链的磁场，左，右移动波的色散关系被发现是不同的。对于某些频率，等离子体波可以仅在两个方向中的一个方向上传播。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall
Multipole plasmons and their disappearance in few-nanometer silver nanoparticles
在电子能量损失谱（EELS）的单个银纳米粒子封装在氮化硅中，我们观察到除了通常的偶极共振的额外的表面等离子体（SP）共振对应于更高的角动量。我们甚至观察到这两个共振的纳米粒子半径小到4纳米，在以前只有偶极共振被假定发挥作用。位于粒子外部的电子束主要激发偶极模式，但当在粒子表面激发时，高阶共振甚至可以主导偶极峰，这是最大EELS信号的通常选择。这使我们能够分别研究两种共振的半径依赖性。对于小于4 nm的粒子，高阶SP模式消失，与广义非局域光学响应（GNOR）理论一致，而偶极共振蓝移超过GNOR预测。与光学光谱不同，多极表面等离子体激元在EELS光谱中非常重要，即使是超小的金属纳米颗粒。
2015-05-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Thermal radiation in systems of many dipoles
许多纳米粒子或体积离散体的系统表现出集体辐射特性，可用于增强，引导或可调的热辐射。这些通常被视为点偶极子与麦克斯韦方程描述的相互作用和波动耗散定理相关的热波动的组件。在这里，我们统一了这些系统的不同的理论描述，并提供了一个完整的推导多偶极子热辐射，表明波动耗散定理的正确使用取决于波动和诱导的偶极矩的定义。我们制定了一种方法来计算任意集合的纳米粒子的扩散辐射热导率，这使得热辐射的比较，其他传热模式和不同的材料系统。我们计算了SiC和SiO2纳米颗粒的有序和无序阵列的辐射热导率，并表明热辐射可以显着地促进这些系统中的热传输。我们验证我们的计算相比，一维粒子链的精确解，我们表明，偶极近似显着低估的确切结果，在分离距离小于粒子半径。
2019-06-24 cond-mat.mes-hall
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
Analytical approach to the surface plasmon resonance characteristic of metal nanoparticle dimer in dipole-dipole approximation
本研究主要探讨双粒子相互作用对含有两个相同金属纳米粒子的二聚体表面等离子体共振的影响。考虑到类Drude模型中的偶极-偶极相互作用，推导出了每个NP的介电常数的适当方程。通过对实验数据的分析，考虑了与经典约束相关的有限尺寸纳米颗粒的恢复力，并对该恢复力进行了适当的调整。考虑了激光束电场的两种不同偏振态，结果表明，电场的取向对二聚体的线性光学性质有重要影响。对4 nm和20 nm两种不同直径的金纳米粒子的二聚体进行了数值研究。对于平行极化，偶极-偶极相互作用导致SPR波长红移，峰值增大，而对于垂直极化，结果完全相反。对于所有的情况下，它示出的SPR波长功能相对于的几何因子$a/d$（NP半径的分离）可以提出一个三次方程，适合更好地比指数的建议，由早期的研究，这表明偶极-偶极特性的相互作用。定性地说，我们的结果与其他实验研究吻合得很好。
2020-01-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Near-field heat transfer between gold nanoparticle arrays
采用偶极耦合法计算了金纳米粒子层间的辐射换热。金纳米粒子被建模为有效的电和磁偶极子通过电磁波动相互作用。高阶多极子的影响被实现在电极化率的表达式计算在短距离的相互作用。我们的研究结果表明，近场辐射减少的纳米粒子的半径增加。此外，磁偶极子对热交换的贡献对于较大的颗粒变得更加重要。当一个层相对于另一个层平行显示时，由于各个纳米结构的影响，近场热传递呈现出类似于湍流的特征。还讨论了关于纳米颗粒尺寸的影响的进一步细节。
2013-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coulomb and quenching effects in small nanoparticle-based spasers
我们数值研究了模式混合和增益分子之间的直接偶极-偶极相互作用对具有金属核和掺杂染料的电介质壳的小复合纳米颗粒中的spasing的影响。结合麦克斯韦-布洛赫方程和格林函数，计算了不同增益密度下的激光频率和阈值粒子数反转。我们发现非共振等离子体激元模的增益耦合对脉冲阈值的影响可以忽略不计。相比之下，直接偶极-偶极耦合通过引起增益分子的激发频率的随机移位而阻碍在小系统中达到spasing阈值。考虑到这些影响，我们确定了一个参数空间区域，在该区域中可以发生spasing。
2016-02-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dipolar and Quadrupolar Excitons Coupled to a Nanoparticle-on-a-Mirror Cavity
我们研究了纳米粒子-镜面腔中的等离子体激元-发射极相互作用。我们考虑两种不同类型的发射器，那些维持偶极跃迁，和那些主机只有四极，偶极不活跃，激子。通过一个完全解析的二维变换光学方法，我们计算了纳米腔支持的全等离子体光谱的光-物质耦合强度。我们揭示了激子电荷分布的有限尺寸效应的影响，并描述了在自发发射配置的人口动态。将我们的模型推到准静态近似之外，我们提取了等离子体偶极矩，这使我们能够计算混合等离子体发射系统的远场散射谱。我们的研究结果，完全数值模拟测试，揭示了纳米腔中的亮激子和暗激子的强耦合现象之间的相似性和差异。
2019-07-11 cond-mat.mes-hall
Non-Hermitian physics of levitated nanoparticle array
该研究受双悬浮纳米颗粒可实现可调非互易偶极相互作用的启发，提出悬浮纳米颗粒阵列作为非厄米物理研究平台，通过非布洛赫能带理论揭示其丰富动力学相与连续谱能带自交叉等特性。
2023-10-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Force acting on a cluster of magnetic nanoparticles in a gradient field: a Langevin dynamics study
采用朗之万动力学方法，数值研究了等梯度弱磁场中刚性球形单畴纳米颗粒团簇的磁泳力。纳米颗粒随机且均匀地分布在簇体积内。它们通过长程偶极-偶极相互作用相互作用。模拟结果表明，如果在集群中的颗粒的总量保持不变，由于集群内部产生的退磁场的力随着纳米颗粒浓度的增加而减小。数值获得的力值具有很高的精度，可以描述的修改后的平均场论，这是以前成功地用于描述各种偶极介质。在此理论范围内，推导出一个新的表达式，它与纳米粒子的浓度和偶极耦合参数的集群的磁泳迁移率。该表达式表明，如果团簇中的粒子数是固定的，迁移率是浓度的非单调函数。最佳的浓度值，最大化的流动性为一个给定的量的磁相和一个给定的偶极耦合参数被确定。
2018-11-19 cond-mat.mes-hall
Interaction Between an Optically Levitated Nanoparticle and Its Thermal Image: Internal Thermometry via Displacement Sensing
我们提出并从理论上分析了一个实验，其中在表面前的光悬浮纳米颗粒的位移传感可以用来测量纳米颗粒和其热图像之间的诱导偶极-偶极相互作用。这是通过使用对捕获光透明但对红外辐射反射的表面来实现的，其反射率可以被时间调制。这种偶极-偶极相互作用依赖于由二氧化硅纳米颗粒发射的热辐射，其具有足够的时间相干性以使反射的辐射与偶极的热波动相关。所产生的力比热梯度力强几个数量级，并且对于大于两微米的颗粒到表面的距离，它强烈地取决于纳米颗粒的内部温度。我们认为，使用表面前悬浮纳米颗粒的位移传感作为内部温度计在实验上是可行的。实验访问的内部物理的悬浮纳米粒子在真空中是至关重要的理解的限制，退相干造成目前的努力致力于制备纳米粒子在宏观量子叠加态。
2023-02-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Classical to quantum transition of near-field heat transfer between two nanoparticles
用非平衡格林函数方法研究了两个二氧化硅团簇之间的传热。在4 μ m和3倍团簇尺寸之间的间隙范围内，热导率降低，正如表面电荷-电荷相互作用所预测的那样。在团簇尺寸的五倍以上，体积偶极-偶极相互作用占主导地位。最后，当距离变得小于4 μ m时，两个团簇的电子共享的量子相互作用发生。这种量子相互作用由于强相互作用而导致相邻团簇之间的热耦合急剧增加。这项研究最后提供了一个辐射和热传导之间的过渡小于几个纳米的间隙的描述。
2014-02-25 cond-mat.mes-hall
Vinamax: a macrospin simulation tool for magnetic nanoparticles
我们提出了Vinamax，纳米粒子的模拟工具，旨在模拟非常大的时间尺度上的磁化动力学。为此，每个单独的纳米粒子近似于一个宏自旋。Vinamax采用偶极近似方法数值求解Landau-Lifshitz方程，而温度效应可以通过两种随机方法来考虑。它描述了在有限温度下，在空间和时间依赖的外部施加的磁场的退磁场和各向异性场的磁性纳米粒子的影响。Vinamax可用于生物医学研究，其中纳米颗粒成像技术正在开发中。
2014-08-05 cond-mat.mes-hall
Monte Carlo study of magnetic nanoparticles adsorbed on halloysite $Al_2Si_2O_5(OH)_4$ nanotubes
研究了磁性纳米粒子吸附在埃洛石表面的性质。为此，采用非平衡蒙特卡罗方法求解了具有随机自旋分布的圆柱表面上的磁哈密顿量。我们的模拟参数：各向异性常数，纳米颗粒的尺寸分布，饱和磁化强度和埃洛石模板的几何参数取自最近的实验。我们计算的磁滞回线和温度依赖性的零场冷却（ZFC）的磁化率，最大值决定了阻塞温度。结果表明，纳米粒子之间的偶极-偶极相互作用适度地增加了阻断温度，并微弱地增加了矫顽力。所获得的磁滞回线（例如，Ni纳米颗粒的矫顽磁力值）与实验数据基本一致。我们还讨论了各向异性和偶极-偶极相互作用的变化的磁滞回线和ZFC磁化率的敏感性，以及金属纳米颗粒的3D壳层占据，特别是我们预测更大的矫顽力Fe，比Ni纳米颗粒。
2017-09-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Generalized coupled dipole method for thermal far-field radiation
我们介绍了一个多体理论的热远场发射的偶极电介质和金属纳米粒子在衬底附近的波动电动力学的框架内。我们的理论模型包括定义每个纳米颗粒的温度，衬底温度和背景热辐射的温度，分别的可能性。为了证明我们的方法的多功能性，我们应用它在一个示例性的方式，通过讨论平面SiC和Ag衬底上的SiC和Ag纳米颗粒的四个粒子组件的热辐射。此外，我们使用离散偶极子近似来确定在自由空间和接近衬底的球形纳米粒子的热发射。最后，作为另一个例子，计算的热远场辐射的一个尖锐的硅尖接近SiC衬底使用离散偶极子近似，包括近场散射的尖端以及尖端的热发射和贡献的衬底，这是部分地被尖端阻挡。
2022-05-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spontaneous Emission Spectra and Quantum Light-Matter Interactions from a Strongly-Coupled Quantum Dot Metal-Nanoparticle System
我们研究了耦合到有限尺寸金属纳米颗粒的单光子发射器的量子光学性质，使用光子格林函数技术，严格量化的电磁场。我们首先获得显着的Purcell因子和光子兰姆位移为7 nm和20 nm半径的金属纳米粒子，而不采用偶极子近似。然后，我们考虑一个量子点光子发射器定位足够接近的金属纳米粒子，使强耦合制度是可能的。考虑到非偶极相互作用、猝灭和从点到探测器的光子传输，我们证明了即使在室温下，在远场自发发射光谱中也可以观察到强耦合机制。发射光谱表明，通常的真空拉比双重成为一个丰富的光谱三重峰或四重峰的四个峰中的两个anticrossing，它生存，尽管显着的非辐射衰变。我们讨论了两种不同偶极极化的发射光谱和猝灭效应。
2011-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Impact of interparticle dipole-dipole interactions on optical nonlinearity of nanocomposites
本文研究了偶极-偶极相互作用对半导体纳米颗粒嵌入体介电基质中的随机分布系统的非线性光学性质的影响。这种效应是由系综中净偶极场的非零方差引起的。得到了描述偶极-偶极耦合对非线性介电常数贡献的解析表达式。导出的关系适用于整个范围的纳米粒子体积分数。的因素进入的贡献，并取决于配置的偶极子计算几种情况下。结果表明，对于不同的偶极子排列方式，这种贡献的相对变化不超过1/3。
2013-09-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon-Plasmon Interaction in Nanoparticle Assemblies: Role of the Dipole-Quadrupole Coupling
该研究针对纳米颗粒组装体中等离激元能量色散问题，构建了同等考虑偶极与四极模式的极简模型，通过半解析Bogoliubov变换得到实验相关能带，定量明确了模型适用范围，揭示了小间距下布里渊区中心的四极贡献主导性。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Orbital angular momentum dichroism caused by the interaction of electric-magnetic dipole moments in chiral metal nanoparticles
由手性物体对圆偏振光的响应引起的圆二色性（CD）已经被很好地建立，并且等离子体超分子的强CD近年来也变得令人感兴趣;然而，如果光也具有轨道角动量，则它们的响应还不清楚。本文数值研究了具有轨道角动量和自旋角动量的光束照射下等离子体立方体-突起手征结构的二向色性。在不同的动量下观察到不同的光谱。涡旋光束与光自旋的结合增强了圆二色性。这种现象归因于纳米颗粒的部分空间激发，同时由于涡旋光束的部分激发引起的感应电模式和磁模式以及其他高阶模式的相互作用，导致了强二向色性。这项研究提供了进一步了解手性光-物质相互作用和二色性的光与轨道角动量。
2020-08-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnetic Nanoparticles in the Interstellar Medium: Emission Spectrum and Polarization
在星际介质中存在铁磁或亚铁磁纳米粒子会引起微波和亚毫米波频率的磁偶极辐射。这些颗粒可以解释从一些低金属量星系（包括小麦哲伦星云）中观察到的强烈的毫米波长发射。我们将展示如何计算这种颗粒的吸收和散射截面，特别注意金属铁，磁铁矿Fe 3 O 4，和磁赤铁矿γ-Fe 2 O3，所有潜在的存在于星际介质。还估计了磁耗散的Davis-Greenstein对准率。我们确定的温度自由飞行的星光加热的磁性颗粒，我们计算的磁偶极子发射从自由飞行者和夹杂物的偏振。对于夹杂物，磁偶极辐射预计是正交极化相对于正常的电偶极辐射。最后，我们提出了自洽的金属铁，磁铁矿Fe 3 O 4和磁赤铁矿γ-Fe 2 O3的介电函数，使计算的吸收和散射截面从微波到X射线波长。
2012-06-09 astro-ph.GA cond-mat.mes-hall
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
Plasmonic modes in periodic metal nanoparticle chains: A direct dynamic eigenmode analysis
我们展示了一个有效的本征分解方法分析金属纳米颗粒链中的导模。该方法的优点是可以同时显示色散关系和模式质量。它还可以分离材料和几何性质，因此其效率不依赖于材料极化率的复杂性。应用该方法分析了单金属链和双金属链的导模。更准确的动态偶极极化率通常给出一个红移与广泛使用的准静态偶极极化率与辐射校正的结果相比。
2006-10-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Green Tensor Analysis of Lattice Resonances in Periodic Arrays of Nanoparticles
当以周期性几何形状排列时，金属纳米结构的阵列能够支持被称为晶格共振的集体模式。这些模式源自阵列元件之间的相干多重散射，产生非常强且光谱窄的光学响应。在这里，我们表明，由于它们的集体性质，金属纳米颗粒的周期性阵列的晶格共振可以介导放置在阵列附近的偶极发射器之间的有效的远程耦合。具体来说，我们使用耦合偶极子的方法，计算连接两个点的阵列的格林张量，并分析其频谱和空间特性。该量表示当由位于另一个位置的单元偶极子发射器激励时，由阵列在给定位置处产生的电磁场。我们发现，当晶格共振被激发时，格林张量是显着更大，衰减速度更慢的距离比真空的格林张量。因此，除了推进晶格共振的基本理解，我们的研究结果表明，纳米结构的周期性阵列能够增强偶极发射体集合之间的长程耦合，这使得它们成为一个有前途的应用平台，如纳米级能量转移和量子信息处理。
2021-10-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Generation of maximally entangled states in hybrid two quantum dots mediated by a spherical metal nanoparticle driven by external laser field
我们从理论上研究了由两个相互作用的半导体量子点组成的混合系统中量子关联的产生，该混合系统由金属纳米颗粒介导并耦合到外部激光场。除了直接偶极-偶极相互作用外，混合系统中存在的相互作用均采用半经典近似处理。我们报告的纠缠的形成，这给出了纠缠量子关联的信息，连续波和脉冲驱动的应用领域。我们已经发现，对于适当的值的混合系统的物理和几何参数的应用领域可以被调谐产生的量子关联的显着价值，使它们可以在量子信息和计算过程中是有用的。
2017-07-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnetoelectric Exceptional Points in Isolated All-Dielectric Nanoparticles
本研究揭示非球形电介质纳米颗粒的电磁波散射与非厄米系统奇异点相关，推导谐振强耦合条件，证实形状对称性破缺可调控磁电奇异点，还发现衬底可额外调谐奇异点位置，为折射率传感提供新途径。
2023-06-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Multiresonances of quasi-trapped modes in metasurfaces based on nanoparticles of transition metal dichalcogenides
研究了含孔MoS $_2$圆盘中双各向异性偶极响应同步激发的准陷阱模多重多共振的偏振控制特性。使用解析多极分析的数值计算，我们表明，存在一个强大的光学各向异性的MoS $_2$纳米粒子提供了一个额外的自由度，并允许观察几个共振的电和磁偶极子一次在一个狭窄的光谱范围。基于模拟结果，我们得到了具有孔洞的MoS $_2$圆盘的偶极极化率随频率的变化关系，这使得人们能够区分非局域和双各向异性偶极响应的贡献，并在近红外范围内具有几个特征。利用单个纳米粒子的极化率谱和应用调谐策略，设计了在窄光谱范围内同时支持三个准陷阱模式共振的MoS $_2$超颖表面。这些共振之一对应于1550 nm的电信波长。MoS $_2$超颖表面的光反射光谱的特征在于对应于准陷阱模式的波长的三个窄带凹陷。结果表明，在正交的超颖表面上正常入射的波的偏振的变化导致在每个MoS $_2$磁盘中激发的双各向异性响应的类型的变化，并在接近初始值的波长处的超颖表面的反射光谱中的其他三个功能的激发。
2022-12-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Photoionization of temperature-controlled nanoparticles in a beam: Accurate and efficient determination of ionization energies and work functions
University of Southern California（南加州大学）；University of Vienna（维也纳大学）
该研究通过温度可控的纳米颗粒光束，利用福勒函数拟合实现高精度的光电离能和工作函数测定，揭示电子性质与热晶格动力学的相互作用。
2026-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Plasmons in two-dimensional lattices of near-field coupled nanoparticles
我们认为等离子体超颖表面构成的任意周期性排列的球形金属纳米粒子。每个纳米颗粒支持三个简并偶极局域表面等离子体（LSP）共振。在粒子间距离远小于与LSP相关的光学或近红外波长的情况下，后者通过偶极-偶极相互作用耦合并形成在整个超颖表面上延伸的集体等离子体模式。在一个哈密顿模型，我们解决了，我们推导出一般表达式，使我们能够提取解析的准静态等离子体色散的集体模式内的平面和垂直于平面的元表面极化。重要的是，我们的方法不仅允许我们考虑任意的布拉维晶格，还允许我们考虑具有非平凡拓扑性质的非布拉维二维超晶，例如，蜂窝或李布晶格。此外，使用一个开放量子系统的方法，我们认为微扰耦合的集体等离子体的光子和粒子-空穴的环境，这导致，分别辐射和非辐射的频率偏移和阻尼率，我们提供封闭形式的表达式。辐射频移，当添加到准静态色散关系，提供了一个近似的分析描述的集体等离子体激元的完全延迟的能带结构。虽然它是诱人的，使我们考虑和他们的电子紧束缚等价物的各种系统之间的直接类比，我们严格审查如何远程延迟和各向异性性质的偶极-偶极相互作用可能定量和定性修改的基本能带结构，并讨论其实验的可观测性。
2020-07-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Inductive heating of conductive nanoparticles
本文提出了一个分析和一些有趣的观察有关的经典电磁背景的加热金纳米粒子（GNP）的射频频谱。在这里，它是假设相关的偶极子效应是完全基于均匀的导电纳米球，沉浸在一个有损耗的介质。从这个观点可以得出结论，使用电容耦合的效果，即，可以忽略诱导电偶极子的强电场，除非GNP的体积分数高得不切实际，或者如果存在此处未考虑的一些其它电偶极子机制，例如，其中涂有配体的纳米球提供电泳运动和相关的共振。另一方面，简化的准静磁分析表明，基于磁耦合的感应加热（金属颗粒内的感应涡电流）可能具有显著增加局部加热的潜力，只要所提供的磁场在射频下足够强。本文提出了一种近场优化方法来研究导电纳米粒子的电磁加热。一个优化问题制定的纳米粒子内的功率吸收最大化受到功率约束相关的周围介质中的趋肤效应。分析表明，当外部介质被建模为盐水时，散装材料中的集肤效应将使得GNP的感应加热的简单原理在13.56 MHz下实际上无用。
2016-08-24 cond-mat.mes-hall physics.class-ph
Twist Mode in Spherical Alkali Metal Clusters
一个显着的轨道四极磁共振，所谓的扭曲模式，预测在碱金属团簇，它是代表$I^π=2^-$低能量激发的价电子与强M2跃迁到基态。我们从宏观和微观两个方面来处理扭曲。在后一种情况下，簇的壳结构被充分利用，这对于所考虑的尺寸区域（$8\le N_e\le 1314$）是至关重要的。能量加权求和规则推导出的伪哈密尔顿。在中等和重的球形团簇中，扭曲占主导地位，超过了它的自旋偶极对应物，成为最强的多极磁性模式。
2000-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el nucl-th
