Multifrequency multi-qubit entanglement based on plasmonic hot spots
采用严格的第一性原理电磁格林张量方法，研究了纳米粒子团簇激发的表面等离子体激元与量子发射体系综之间的强耦合.我们证明了当两能级量子效应位于金属纳米粒子团簇的热点时，可以在不同的频率上同时产生多量子比特纠缠。这种纠缠的量子拍频持续时间比光子腔中的纠缠长两个数量级。这种现象源于团簇的集体耦合共振激发。在单次散射共振频率下，尽管单次QE自发衰变率很大，但无法产生纠缠
2017-12-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Hot spot-mediated non-dissipative and ultrafast plasmon passage
等离子体纳米粒子作为光子处理元件以及作为未来全光学计算设备中能量和信息相干传输的通道具有很大的前景。两个空间分离的等离子体实体之间的相干能量振荡通过虚拟的中间态基于电子的布居转移，但它们的实现需要异质粒子的精确纳米级定位。在这里，我们展示了由两个金纳米粒子和一个银岛组成的三重粒子系统的组装和光学分析。我们观察到强烈的等离子体激元之间的空间分离的金粒子介导的连接银粒子的能量几乎没有耗散。由于银岛的激发能超过金粒子的激发能，所以仅准占据银转移通道是可能的。我们描述了这种效果与精确的经典电动力学模型和定性量子力学计算。我们确定了所有粒子之间形成的强热点的主要机制的损耗少耦合，从而相干的超快能量转移之间的远程合作伙伴。我们的发现不仅对量子门操作有用，而且对经典的电荷和信息传递过程也有用。
2017-04-18 cond-mat.mes-hall
Unidirectional plasmonic edge modes on general two-dimensional materials
我们调查的领域和自旋动量耦合的边缘等离子体由一般的二维材料和识别甜蜜点取决于极化平面，椭圆率和相对于平面和边缘的电偶极子的位置。通过传播光在这些最佳点处激发偶极子导致单向传播的边缘等离子体激元或边缘模式被完全抑制。我们还扩展了以前的近似处理[A]。Fetter Phys.Rev.B32，7676（1985）]，以包括各向异性和双曲系统，阐明其对边缘模式存在的预测。的近似描述进行了彻底的评估，比较其自旋-动量耦合功能在近场与精确的结果从维纳-霍普夫技术。还进行了模拟，以确认整体情况。我们的研究结果揭示了新的光在二维材料中的手性等离子体激元的追求，应该是相关的未来的实验。
2019-07-12 cond-mat.mes-hall
Unidirectional single-photon emission from germanium-vacancy zero-phonon lines: Deterministic emitter-waveguide interfacing at plasmonic hot spots
为了实现纳米级的固态单光子源，我们研究了基于单晶纳米金刚石（ND）中孤立的单个锗空位（GeV）中心的类原子量子发射体。低温表征表明，与大块金刚石中的GeV中心相比，其基态的能量分裂增强高达6倍（即，在高应变ND中高达870 GHz，而在体中为150 GHz）。利用光刻对准技术，我们展示了一个集成的纳米光子平台，用于确定性接口等离子体激元波导与隔离GeV中心的ND，使单光子衰减率的10倍增强，以及通过明智地设计和定位布拉格反射器的发射方向控制。这种方法允许人们实现从单光子偶极源的单向发射，引入了一种新的方法，该方法是基于手性相互作用或拓扑保护的传播方向相关的技术的替代。所开发的基于等离子体激元的纳米光子平台由此为量子纳米光子学开辟了新的前景，特别是实现单光子和自旋量子比特之间的纠缠。
2019-03-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Single-molecule DNA Bases Discrimination in Oligonucleotides by Controllable Trapping in Plasmonic Nanoholes
通过等离子体纳米孔对DNA序列进行表面增强拉曼光谱（SERS）传感可以为新一代单分子测序平台铺平道路。单个DNA碱基的SERS鉴别关键取决于DNA链在等离子体热点内驻留的时间。然而，DNA分子流过纳米孔的速度如此之快，以至于收集到的SERS信号不足以进行单分子分析。在这项工作中，我们报告了一种控制分子驻留在热点中的时间的方法，方法是将分子物理吸附到金纳米颗粒上，然后将单个纳米颗粒捕获在等离子体纳米孔中。通过捕获纳米颗粒长达几分钟，我们证明了所有4个DNA碱基的单分子SERS检测以及单个寡核苷酸中单个核碱基的区分。我们的方法可以很容易地扩展到单分子氨基酸和蛋白质的无标记传感。
2019-05-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Planar chiral nanoantenna for excitation-chirality-controlled hot spot modulation and emitter-coupled circularly polarized emission
Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Abbe Center of Photonics, Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学阿贝光学中心）；Leibniz Institute of Photonic Technology（莱布尼茨光子技术研究所）；University of Würzburg（维尔茨堡大学）；The Australian National University（澳大利亚国立大学）；Academia Sinica（中央研究院）；National Yang Ming Chiao Tung University（国立阳明交通大学）
本文提出平面手性等离激元纳米天线，通过激发光手性控制纳米间隙热点，实现近场调制与量子发射器耦合产生圆偏振发射，为纳米级圆偏振单光子源提供新途径。
2026-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
Plasmonic nanocrystals with complex shapes for photocatalysis and growth: Contrasting anisotropic hot-electron generation with the photothermal effect
在等离子体激元学中，特别是在等离子体激元光化学中，热电子产生的效应是一个令人兴奋的现象，推动了新的基础和应用研究。然而，获得热电子状态的微观描述是一个具有挑战性的问题，限制了我们利用这些激发载流子设计高效纳米天线的能力。本文针对这一局限性，研究了控制等离子体表面局部光化学的物理动力学参数的空间分布。我们发现，在具有复杂形状的小等离子体纳米晶体中，高能电子和空穴的产生具有强烈的位置依赖性和各向异性，而整个表面的光温几乎是均匀的。我们的形式主义包括三种机制的激发载流子的产生：德鲁德过程，表面辅助产生的热电子在sp-带，和带间d-空穴的激发。我们的计算表明，热载流子产生源于这些机制反映了内部结构的热点在纳米晶体具有复杂的形状。高能载流子的注入和表面光温的增加是等离子体纳米结构表面上的光催化和光生长过程的驱动力。因此，开发一个一致的微观理论，这样的过程是必要的设计高效的纳米天线的光催化应用。
2022-03-02 cond-mat.mes-hall
Understanding Hot-Electron Generation and Plasmon Relaxation in Metal Nanocrystals: Quantum and Classical Mechanisms
高能（热）电子的产生是任何等离子体纳米结构在照射下的固有性质。同时，金属纳米晶体相对于半导体的显著优势在于其非常大的吸收截面。因此，具有强的和定制的等离子体共振的金属纳米结构对于光催化应用是非常有吸引力的。然而，关于等离子体激元热电子的中心问题是如何量化和提取等离子体激元中的光激发高能电子。我们发展了一个理论来描述不同几何形状的纳米晶体中超热电子的产生率和能量分布。在我们的理论中，热电子是由于表面和热点而产生的。形式主义预测，大的光激发的纳米晶体显示主要是低能量德鲁德电子的激发，而小纳米晶体中的等离子体激元主要涉及热电子。电子在光激发的电子束中的能量分布表明，随着电子束尺寸的增加，小粒子中的量子多体态如何向Drude模型所描述的经典态演化。我们表明，在纳米晶体中的等离子体激元的表面衰减率是直接相关的热电子的产生率。基于一个详细的多体理论，包括动力学系数，我们制定了一个简单的计划描述等离子体的退相。在大多数纳米晶体中，等离子体激元的主要衰变机制是类德鲁德摩擦过程，次要路径来自由于表面和电磁热点产生的热电子。后一种路径强烈地依赖于电子束的大小、形状和材料，相应地影响其热电子产生的效率。本文的研究结果可用于指导光化学和光电探测器等离子体纳米材料的设计。
2017-08-30 cond-mat.mes-hall
Investigating Analyte Co-Localization at Electromagnetic Gap Hot-Spots For Highly Sensitive (Bio)molecular Detection by Plasmon Enhanced Spectroscopies
本文利用嵌段共聚物自组装制备高密度等离子体纳米柱阵列，系统研究分析物尺寸与亚10 nm间隙热点的匹配关系，在SERS和金属增强荧光检测中实现皮摩尔级灵敏度，为等离子体增强光谱的电磁热点设计提供依据。
2020-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Cooperative nanoparticle self-assembly and photothermal heating in a flexible plasmonic metamaterial
我们从理论上研究了由芳纶纳米纤维和金纳米颗粒组成的柔性等离子体超材料的平衡行为和光热效应。纤维基体被认为是一个外部的领域，重新配置的纳米粒子组装。我们发现，加热过程调谐粒子-粒子和纤维-粒子的相互作用，这改变了吸附的纳米粒子在纤维表面或聚集在孔隙空间。因此，可以通过激光照射来控制纳米颗粒的自组装。金纳米颗粒强烈吸收辐射，并有效地将吸收的能量消散为热量。通过求解与有效介质近似相关联的传热方程，我们计算了空间温升。值得注意的是，我们的理论结果与先前的实验定量一致。这表明我们可以忽略粒子团簇引起的等离子体耦合效应。讨论了激光光斑大小和强度对光热加热的影响。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Strong spatial and spectral localization of surface plasmons in individual randomly disordered gold nanosponges
多孔纳米海绵，具有10纳米尺寸的韧带的三维网络，最近出现作为等离子体增强光谱和（光）催化的有前途的基板。实验和理论工作表明，表面等离子体局域化在一些热点模式作为其不寻常的光学性质的物理起源，但到目前为止，这种热点的存在还没有得到证明。在这里，我们使用散射型扫描近场纳米光谱对单个金纳米海绵揭示空间和光谱限制模式与10纳米的本地化长度映射的本地光密度的状态。高品质因数的个别热点超过40证明。近场强度波动的统计分析揭示了在强局域化制度的等离子体。所观察到的场局部化和增强使得这种纳米海绵成为从非线性光学到强耦合物理学的各种应用的吸引人的平台。
2018-05-08 cond-mat.mes-hall
Static and Ultrafast Optical Response of Two Ag Nanospheres Glued by a CdTe Quantum Dot
通过适当的波长和偏振态的入射光照射，可以在两个紧密放置的金属纳米颗粒之间产生高局部场的热点。热点处的场的强度预计将比所施加的场的强度增强甚至高达六个数量级。将半导体量子点或分析物分子放置在热点处是利用增强场用于应用的重要步骤。在这篇文章中，我们表明，它是可能的位置之间的两个较大的银纳米球在胶体溶液中的CdTe量子点（QD）。在生长过程中测量的消光光谱表明，最终的混合纳米结构具有两个接触的Ag纳米颗粒（NPs）和在它们之间接近接触点的CdTe QD。使用超快瞬态测量，它已被证明，存在的CdTe量子点强烈影响的动力学时，探针激发的热点。这里展示的将半导体QD放置在两个Ag NP之间的方法是胶体自组装领域的重要步骤，并且用于等离子体传感，光电子学，能量收集，纳米光刻和光学纳米天线中的热点应用。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Large-scale dynamic assembly of metal nanostructures in plasmofluidic field
我们讨论了两个方面的等离子体纳米结构在金属流体界面的等离子体流体组装。首先，我们通过实验展示了三点和四点倏逝波激发如何导致等离子体纳米粒子在金属流体界面处的非常规组装。我们观察到，组装模式主要是由在金属流体界面的等离子体干涉图案，并进一步导致有趣的动力学效应内组装。通过三维时域有限差分模拟证实了干涉图案。其次，我们展示了各向异性的几何形状，如银纳米线，可以组装和排列在非结构化和结构化的等离子体流体领域。我们发现，通过结构化的金属膜，银纳米线可以对齐在金属流体界面与一个单一的倏逝波激发，从而突出了在流体中组装等离子体电路的前景。我们的方法的一个有趣的方面是，我们在远离激发点的位置处获得组装，从而导致纳米结构的远程组装。本文讨论的结果可能在实现用于可重构等离子体超材料的平台和用于理解等离子体干涉对流体中纳米结构组装的影响的测试台方面具有意义。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Nanoplasmonic near-field synthesis
纳米等离子体激元结构中的共振的时间响应通常将进入的几个周期的场转换成在可以发生包括电子发射、电离和高次谐波产生的非线性物理现象的点处的长得多的近场。我们表明，对于实际有用的结构脉冲整形的传入脉冲可以用来合成等离子体增强场，并使单周期驱动的非线性物理现象。我们的方法被证明是一个孤立的阿秒脉冲的产生等离子体增强高次谐波。我们还表明，即使等离子体激元结构的响应是未知的先验，最优控制技术可以使用。
2013-03-15 cond-mat.mes-hall physics.atom-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
Plasmon Polaritons in Disordered Nanoparticle Assemblies
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
通过布朗动力学模拟和叠加T矩阵方法，研究无序对金属纳米颗粒多层组装体中等离激元极化激元形成和光-物质耦合的影响，发现结构无序展宽极化激元禁带和近场热点分布，但不改变极化激元色散和耦合强度。
2025-06-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
