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
Localized Surface Plasmon Resonances of Simple Tunable Plasmonic Nanostructures
我们推导并提出了系统的分析公式之间的关系，用于计算的局部表面等离子体共振（LSPR）的一些等离子体纳米结构，我们已经归类为简单的。这些关系，包括一些新的公式，总结在一个树形图，突出了核壳等离子体激元作为固体和空腔等离子体激元的发电机。此外，我们表明，复杂结构的LSPR可以减少到简单的，使用的LSPR的纳米粒子作为一个案例研究，在偶极极限。所有的公式都是使用Drude模型、Rayleigh近似和Fröhlich条件的组合导出的。公式简便，与等离子体杂化理论的结果符合得很好。该公式还考虑了介电效应，这在纳米结构的LSPR的调谐中提供了多功能性。提出了一个简化的等离子体杂化模型，使我们能够研究我们所研究的核壳纳米结构中固体和腔等离子体的弱耦合机制。
2019-05-20 physics.optics
Quantum Emitters near Layered Plasmonic Nanostructures: Decay Rate Contributions
我们介绍了一个数值框架，用于计算衰减率的贡献时，激发的两级量子发射体位于附近的层状等离子体纳米结构，特别强调的情况下，金属基板上的等离子体纳米结构，其中存在三个衰减通道：自由空间辐射，欧姆损失，和激发表面等离子体极化激元（SPP）。衰变率贡献的计算是基于惠更斯的等效原理连同近场到远场的局部电场的变换，从而使我们能够辨别与自由传播波而不是SPP相关联的电磁场的部分。该方法被施加到一个发射器内部和附近的间隙等离子体共振器的情况下，强调强的位置和方向的总衰减率的依赖关系，不同的衰减通道，辐射模式，SPP激励的方向性的贡献。
2016-09-15 physics.optics
Surface enhanced resonance Raman and luminescence on plasmon active nanostructured cavities
本文研究了激发角对固定在等离子体活性纳米腔阵列载体上的染料的表面增强拉曼和发光光谱的影响。结果表明，拉曼和发光强度依赖于入射角与腔支持的等离子体激元模式的存在一致。散射或发射强度与激发角的依赖性发生在观察窗口内。
2010-10-28 physics.optics
Tuning plasmonic field enhancement and transients by far-field coupling between nanostructures
我们研究了矩形阵列纳米粒子的集体效应如何影响其时间等离子体响应和场增强特性。通过系统地改变含有相同金属纳米棒的阵列的晶格常数，我们实验证明了光栅诱导效应如何影响位置，更重要的是，消光光谱的加宽。我们将这些效应与可实现的场增强和等离子体激元瞬态的持续时间相关联，并制定产生增强的几个周期局部等离子体激元振荡的标准。
2020-08-27 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
Ultrathin Nanostructured Metals for Highly Transmissive Plasmonic Subtractive Color Filters
采用单个光学厚的纳米结构金属层的等离子体滤色器由于其可靠性、易于制造、高颜色可调谐性，作为基于着色剂的滤色技术的替代方案，最近引起了相当大的兴趣。然而，它们相对较低的传输效率（约30%）是一个需要解决的重要挑战。目前的工作报告，第一次，一种新的等离子体减色滤波方案，利用反直觉的现象，非常低的传输（ELT）通过一个纳米结构的金属薄膜。这种方法依赖于与现有等离子体加色滤波器根本不同的滤色机制，并且对于简单的结构实现了60~70%的异常高的透射效率。此外，由于ELT共振下表面等离子体激元的短程相互作用，我们的设计提供了高空间分辨率的彩色滤波，像素尺寸接近光学衍射极限（~λ/2），创造了从成像传感器到彩色显示器的坚实应用。
2013-05-07 physics.optics
Stratified Graphene-Noble Metal Systems for Low-Loss Plasmonics Applications
我们提出了一种用于可调谐、低损耗等离子体共振的复合层状结构，该结构由涂覆有石墨烯的贵金属薄膜和支撑在六方氮化硼（hBN）衬底上组成。我们计算了这些结构的电子能量损失谱（EELS），并通过数值计算证明，通过添加石墨烯涂层和宽带隙hBN衬底，可以显着降低贵金属薄膜中的体等离子体激元损失，并增强表面耦合。具有三层石墨烯涂层和hBN基底的银膜展示了厚达34 nm的金属层的表面等离子体激元主导的光谱分布。一个连续的分数表达式的有效介电函数，基于一个镜面反射模型，其中包括边界相互作用，是用来系统地展示等离子体激元峰的可调谐性为各种配置。变化包括衬底、等离子体金属和每种材料的单独层厚度。EELS的中尺度计算是用各层介电函数作为有效介电函数计算的输入来进行的，从有效介电函数计算中直接确定损耗谱。
2013-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Surface-plasmon properties of noble metals with exotic phases
贵金属纳米颗粒由于其高度填充的等离子体激元代而成为等离子体激元应用的工业标准。尽管它们具有显著的等离子体性能，但它们在等离子体应用中的广泛使用通常由于对可用激光源的限制和在这些材料中保持机械强度所需的相对低的操作温度而受到阻碍。最近的实验工作，其中外来的六方密堆积（HCP）相已被确定在金（Au），银（Ag）和铜（Cu）的动机，我们提出了在这些材料中使用高精度的第一原理模拟的两个HCP多型体的等离子体性能。由于与面心立方（FCC）相相比吉布斯自由能差单调减小，孤立的HCP相通常在高温下达到热稳定性和机械稳定性。我们发现，这些多型体中的几个更难，并产生大量的等离子体激元在较低的能量与可比的寿命比他们传统的FCC同行。它还导致在嵌入到介电基质上的完美球形HCP相纳米颗粒中的局部表面等离子体共振（LSPR），其能量大大低于FCC对应物，寿命相当。LSPR峰的位置和寿命可以通过控制操作温度、基质的介电常数和晶粒尺寸来调节。我们的工作表明，贵金属纳米粒子可以定制开发异国情调的HCP相，以获得新的等离子体特性。
2021-09-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Directional and singular surface plasmon generation in chiral and achiral nanostructures demonstrated by Leakage Radiation Microscopy
在本文中，我们描述了实施泄漏辐射显微镜（LRM）探测等离子体纳米结构的手性。我们实验证明自旋驱动的定向耦合以及涡旋产生的表面等离子体激元（SPPs）的纳米结构与T形和$Λ$形孔。使用这种远场方法，定量检查，包括方向性和消光比测量，通过偏振分析在图像和傅立叶平面。为了支持我们的实验结果，我们开发了一个分析模型的基础上的多偶极表示的$Λ$和T形孔径等离子体耦合器，允许的理论解释的方向性和奇异的SPP形成。此外，在这项工作中，对称性破缺和相位的作用被强调。这种自旋轨道相互作用的定量表征为开发用于亚波长路由的新定向耦合器铺平了道路。
2016-11-30 physics.optics
Accurate and Versatile High-Order Modeling of Electromagnetic Scattering on Plasmonic Nanostructures
本文提出了高阶（HO）的等离子体纳米结构的局部校正Nystrom（LCN）方法的基础上的电磁建模。先进的纳米光子和纳米等离子体结构涉及在几何形状和材料组成方面都非常复杂的电大电磁结构。因此，需要先进的分析和设计工具，以预测这种结构的性能和优化的几何参数之前，昂贵的原型开发。从这个角度来看，LCN被用来解决等离子体纳米结构的电磁散射。LCN利用定义在大几何元素上的高阶基函数，这显著减少了给定问题的未知数。与用于等离子体纳米结构的EM建模的其他众所周知的方法相比，LCN在计算上是高效的，易于实现的，并且提供指数收敛。一个完整的比较，在时间和复杂性方面的建议的方法和以前的作品之间的一些3D纳米等离子体结构的验证的准确性，效率和灵活性的建议的方法来模拟真实的纳米等离子体问题中的电磁场的行为。
2016-12-08 physics.optics
Hybrid KTP-plasmonic nanostructures for enhanced nonlinear optics at the nanoscale
寻求用于非线性光学过程的小型化元件需要一种方法来克服由于有源介质的有效尺寸减小而导致的效率损失。我们在这里调查的纳米尺寸的非线性电介质晶体和金属纳米天线，受益于非线性介质的固有的非线性转换效率和局部场增强金属纳米结构中的等离子体共振的组合。实验和数值模拟之间的仔细比较揭示了所观察到的隔离元件和它们的混合结构之间的二次谐波产生强度的10至1000倍增强可以明确地归因于金晶体结构的非线性晶体上的等离子体共振的场增强效应，而在铝基混合结构中观察到的增强归因于等离子体天线上的线性介电效应。
2020-01-20 physics.optics
Ultrafast coherent energy transfer with high efficiency based on plasmonic nanostructures
利用主方程方法和电磁格林张量技术，建立了等离子体热点中一对施主和受主分子的能量转移动力学理论。非局部效应已被认为是通过使用流体力学模型。研究了在强耦合条件下等离子体纳米结构中两分子间的相干相互作用。结果表明，当考虑量子相干性的贡献时，一对分子间的能量转移效率可以得到很大的提高，转移时间可以减少到几十飞秒。并对这种现象的物理根源进行了分析。这种超快和高效的能量转移机制可能有利于人工光捕获设备。
2017-12-27 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 Optical Tweezers based on Nanostructures: fundamentals, advances and prospects
金属纳米结构在亚波长尺度上限制光的能力使纳米技术领域有了新的前景和机会。利用这一独特的优势，纳米光学捕获技术已被开发出来，以应对从生物学到量子光学等广泛领域的新挑战。本文从基础理论出发，综述了近场光学操纵技术在金属纳米结构上的研究进展，重点介绍了近场光学操纵技术在分子技术中的一些最有前途的进展，如对生物单分子的精确控制。我们还提供了一个概述纳米操纵技术的未来可能的研究方向。
2019-07-25 physics.optics
Active control of surface plasmon resonance in MoS2-Ag hybrid nanostructures
二硫化钼（MoS 2）单分子膜因其新颖的光学性质和高效的光-物质相互作用而备受关注。在入射激光激发下，MoS 2单分子膜的光学响应可以被激子束缚能较大的激子所有效地改变，从而有利于激子-等离子体相互作用的光可控性。受此启发，我们实验研究了MoS 2-Ag混合纳米结构中表面等离子体共振（SPR）的主动光控制。随着激光功率的增加，表面等离子体共振的白光光谱逐渐红移，这与裸银纳米结构的白光光谱明显不同。这种光谱可调谐性可以进一步通过近场耦合强度和光的偏振态来控制，并选择性地应用于等离子体暗模的控制。为了解释这种SPR可调谐性的物理机制，我们提出了一种分析型的Lorentz模型，用于描述光激发激子引起的MoS 2介电函数调制。我们的研究为基于二维材料的全光控纳米光子器件的开发开辟了新的可能性。
2016-02-14 physics.optics
Mixing of spin and orbital angular momenta via second-harmonic generation in plasmonic and dielectric chiral nanostructures
我们提出了一个理论研究的特性的非线性自旋轨道角动量耦合的二次谐波产生诱导的等离子体和介电纳米结构的中心对称材料。特别是，相位奇异性和偏振螺旋在基波和二次谐波光场的纵向分量和散射体的对称性属性之间的连接进行了讨论。通过深入比较结构化光束与等离子体和介电纳米结构的相互作用，我们发现，表现出磁共振和电共振的全介电和等离子体纳米结构具有可比的二次谐波转换效率。此外，还揭示了单个和手征散射体团簇的二次谐波增强机制，并讨论了入射光束的光学角动量含量与非线性光散射增强的关系。特别地，我们给出了非线性自旋-轨道角动量相互作用的一般性角动量守恒定律，其中包括具有不同阶旋转对称性的手征结构的准角动量.作为我们的研究相关的纳米光子学的一个关键结论，我们认为，全电介质纳米结构提供了一个更合适的平台，实验研究自旋和轨道角动量之间的非线性相互作用，相比等离子体，主要是由于其较窄的共振峰，较低的固有损耗，和较高的可持续的光功率。
2017-04-20 physics.optics
Observing the influence of second-harmonic tangential surface source in gold plasmonic nanostructures
本文通过单粒子级扫描与数值模拟对比，发现金等离激元纳米结构中常被忽略的切向表面源对二次谐波产生起主导作用，且受表面粗糙度影响，法向表面源影响不显著。
2025-02-27 physics.optics
Scalable, green fabrication of single-crystal noble metal films and nanostructures for low-loss nanotechnology applications
高质量的金属薄膜和纳米结构是下一代纳米技术的关键组成部分。它们包括纳米器件中的低损耗电路元件，为水裂解和$CO_2$还原技术提供新的催化途径，并使空间扩展的电磁波的限制能够被利用于信息处理、能量收集、工程超材料和将在量子等离子体极限中操作的新技术中的应用。然而，由于使用常规物理气相沉积方法进行多晶金属生长的趋势，以及与将溶液生长的纳米晶体以期望的取向和位置放置在表面上以制造功能器件相关联的挑战，高清晰度单晶亚波长金属纳米结构的受控制造仍然是一个显著的障碍。在这里，我们介绍了一种新的可扩展的，绿色的，湿化学方法的单晶贵金属，使超光滑，外延，可控厚度的单晶薄膜的制造。它们是通过离子束铣削进行纳米结构减材制造的理想选择，也是通过光刻图案化进行晶体纳米结构加成的理想选择，从而实现大面积单晶超材料和高纵横比纳米线。与多晶结构相比，我们的单晶纳米结构表现出更高的特征质量和图案转移产率，降低了光学和电阻损耗，定制了局部场，并大大提高了稳定性，支持更大的局部场增强，并实现了纳米级的新的实际进展。
2019-06-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Controlling plasmonic Bloch modes on periodic nanostructures
我们研究并主动控制表面等离子体激元在纳米孔阵列上的相干特性。通过数字空间光调制器（SLM）外部控制光激发的振幅和相位，观察到具有高对比度的SPP干涉条纹图案。我们的干涉观测陶醉与周期性纳米结构的布洛赫模式打扮的SPP。与这些Dressed Plasmon（DP）相关的动量高度依赖于光栅周期，并且完全符合我们的理论预测。我们表明，DP波的动量原则上可以超过SPP动量。通过可编程相位图案主动控制DP波提供了适用于传感、表面增强拉曼散射和等离子体结构照明显微镜的高场限制的潜力。
2013-04-04 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
Towards a full characterization of a plasmonic nanostructure with a fluorescent near-field probe
我们报告的实验和理论研究的局域态密度（EM-LDOS）和近场的金纳米天线的荧光强度的空间波动。EM-LDOS，荧光强度和形貌图是通过扫描在样品表面的原子力显微镜的尖端上接枝的荧光纳米源同时获得的。结果与数值模拟结果吻合较好。这项工作铺平了道路的光学纳米天线的近场特性。
2013-02-28 physics.optics
Landau damping of surface plasmons in metal nanostructures
我们发展了一个量子力学理论的朗道阻尼的表面等离子体在金属纳米结构大于非局域效应的特征长度。我们表明，电子表面散射，这有利于等离子体在小纳米结构的衰减，可以被纳入到金属介电函数与声子和杂质散射。导出的表面散射率是由等离子体激元局部场极化相对于金属-电介质界面，是高度敏感的系统的几何形状。我们说明了我们的模型，提供一些常见形状的纳米结构的表面散射率的分析结果。
2016-12-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon-enhanced quadrupole transitions of Rydberg excitons in Cu2O
本文研究了利用等离激元纳米结构放大Cu2O中Rydberg激子弱四极跃迁的机制，提出激子-等离激元相互作用理论及场平均近似，并评估了多种铜银金基纳米结构的增强潜力。
2025-07-16 physics.optics
Rydberg excitons in core-shell nanostructures II. Plasmon-exciton interaction and enhancement
Technical University of Bydgoszcz（比得哥什科技大学）
本文研究核壳Cu$_2$O纳米结构中里德伯激子与表面等离子体的相互作用，探讨四极跃迁增强及通过形状和尺寸调控电场增强的可能性。
2026-09-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Fast spontaneous emission and high Förster resonance energy transfer rate in hybrid organic/inorganic plasmonic nanostructures
报道了等离子体激元辅助的有机分子与半导体胶体量子点之间的自发发射和Förster共振能量转移的实验研究。在金纳米爆米花的尖端和5纳米分离的金膜之间的纳米间隙中的局部等离子体场支持高光子态密度，并为光-物质相互作用机制提供了途径。我们证明，除了总的自发发射速率增强因子高达66的量子点和分子，福斯特共振能量转移效率和速率常数同时修改。由于非辐射猝灭效应和快速施主自发发射速率的影响，能量转移效率从84%降低到35%，而能量转移速率常数从4 ns-1显著增加到20 ns-1。我们的研究结果定量地阐明了衰变机制，这对理解和控制纳米尺度下的光-物质相互作用非常重要。
2018-07-23 physics.optics
Plasmonic edge states: an electrostatic eigenmode description
我们考虑金属纳米结构的周期性排列，并研究了静电本征模近似下结构的局部表面等离子体共振的周期性效应。我们表明，在此限制内，集体表面等离子体共振的周期性结构可以表示在非耦合纳米结构的本征模式的叠加，表现出一个驻波字符离域在整个周期性结构。成功地推导出的形式主义，使设计和帐户的观察等离子体边缘状态的周期性结构。
2017-05-30 physics.optics
In-situ Optical Characterization of Noble Metal Thin Film Deposition and Development of a High-performance Plasmonic Sensor
在本论文中解决的目前的工作介绍，第一次，使用倾斜光纤布拉格光栅（TFBG）传感器的准确，实时和原位表征的CVD和ALD工艺的贵金属，但特别关注金由于其理想的光学和等离子体特性。通过使用由光纤的包层-金属界面处的边界条件施加的正交偏振的横向电（TE）和横向磁（TM）谐振模式，由TFBG激发的偏振相关谐振容易地解耦。结果发现，对于来自CVD的金膜的最大厚度（~6-65 nm），这些膜的各向异性性质使得表征其有效光学性质（例如介电常数的实分量）是重要的。然而，TFBG为ALD和CVD社区引入了一个新的传感平台，用于极其敏感的原位过程监测。我们稍后还展示了薄膜生长在低（<10个循环）的知名的Al 2 O3热ALD工艺，以及等离子体增强的金ALD工艺的数字。最后，ALD生长的金涂层的使用已被用于开发具有最终折射灵敏度（~550 nm/RIU）的基于等离子体TFBG的传感器。
2017-11-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Revisiting the Plasmon Radiation Damping of Gold Nanorods
贵金属纳米颗粒已被用于大量的光学应用。对于使用金属纳米颗粒作为纳米传感器和光学标记的应用，更大的辐射阻尼是优选的（更高的光学信号）。为了更深入地了解贵金属纳米粒子的辐射阻尼特性，我们以不同几何因子（长径比）的金纳米棒作为模型体系进行研究。我们从理论上研究了纳米棒的辐射阻尼如何取决于颗粒的材料和形状。令人惊讶的是，一个简单的分析方程非常准确地描述了辐射阻尼，并允许解开最大的辐射阻尼参数的金纳米棒与共振能量E_res约1.81 eV（685 nm）。我们发现非常好的协议与理论预测和单粒子光谱获得的实验数据。我们的研究结果和方法为设计和优化具有更高光信号和更好传感性能的金纳米结构铺平了道路。
2021-05-31 physics.optics
Optics of Plasmon-Exciton Nanostructures: Theoretical Models and Physical Phenomena in Metal/J-aggregate Systems
本文综述了金属/J-聚集体混合纳米结构中等离激元-激子耦合的光学现象，涵盖弱、强和超强耦合下的理论模型与光谱行为，并讨论了尺寸、各向异性及多层结构的影响。
2025-02-27 physics.optics
Surface-assisted carrier excitation in plasmonic nanostructure
我们提出了一个量子力学模型的表面辅助载流子激发光场在任意形状的等离子体纳米结构。我们推导出一个明确的表达式，在金属结构内的局部领域，表面吸收功率和表面散射率，确定附近的金属-电介质界面的载流子激发效率的增强。我们表明，表面散射是高度敏感的局部场极化，并可以纳入金属介电函数与声子和杂质散射。我们还表明，所获得的表面散射率描述的表面辅助等离子体衰减（朗道阻尼）的纳米结构大于非局域性尺度。我们的模型可以用于计算等离子体辅助的热载流子产生率在光电子学和光化学应用。
2017-03-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Real-time tuneable bright bonding plasmonic modes in Ga nanostructures
本研究提出一种通过宏观物理形变操控液态金属纳米粒子液滴间间隙的可调等离激元器件，实现了等离激元杂化模式的实时原位调控，为探索纳米间隙依赖的等离激元耦合提供了新方法。
2025-04-07 physics.optics
Suppressed Quenching and Strong Coupling of Purcell-Enhanced Single-Molecule Emission in Plasmonic Nanocavities
在金属纳米结构附近的发射体通过其通过非辐射通道的衰变而淬灭，从而导致对于放置在等离子体纳米结构的$<$ 10 nm内的发射体的不活动区的信念。在这里，我们表明，在紧密耦合的等离子体共振器形成纳米腔“淬火淬火”由于等离子体混合。与孤立的纳米粒子不同，等离子体纳米腔显示出模式杂交，其通过辐射通道大大增强了发射体激发和衰变。这为实现与等离子体激元的单分子强耦合创造了理想的条件，这在动态拉比振荡中是显而易见的，并且通过DNA折纸的横向依赖发射器放置进行了实验证实。
2017-02-22 physics.optics
Multi-plasmon effects and plasmon satellites in photoemission from nanostructures
本文通过非微扰量子力学理论，证明纳米结构芯能级光电子发射可产生高概率的等离激元卫星峰，并揭示形态、维度及标度定律，提出泵浦-探测方案以探测超快动力学。
2023-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Exceptional Points in three-dimensional Nanostructures
例外点（EP）是开波系统中的简并点，其中至少两个能级及其相应的本征态合并。我们报告的证据存在的EP在3D等离子体纳米结构。该系统由耦合等离子体纳米谐振器组成，并且可以通过控制它们的近场和远场相互作用来明智地和系统地驱动到EP。该平台为研究增强光-物质相互作用的EP以及在通信、传感和成像中的应用开辟了道路。
2016-09-08 physics.optics
Deterministic Sub-wavelength Control of Light Confinement in Nanostructures
我们提出了一种新的确定性协议，基于连续的光流，使我们能够控制在通用等离子体纳米结构的光的浓度。基于纳米系统的响应张量的精确反演，所谓的确定性光学反演（DOPTI）协议为入射场提供了物理解决方案，从而导致以高阶光束的相干叠加的形式表示的期望的近场图案。我们展示了复杂的等离子体结构上实现的高度控制，并量化其效率和准确性。
2010-10-08 physics.optics
Optical response of noble metal nanostructures: Quantum surface effects in crystallographic facets
贵金属纳米结构是纳米光学中普遍存在的元素，支持等离子体激元模式，其可以将光聚焦到与下面的电子气中的量子限制和空间色散相关联的非局部效应相称的长度尺度。非局部效应对于结晶贵金属自然更突出，其潜在地提供比其非晶对应物更低的固有损耗，并且具有特定的晶体小面，从而产生不同的电子表面状态。在这里，我们采用量子力学模型来描述非经典效应影响的晶体贵金属薄膜的光学响应，并证明这些可以很好地捕获使用一组表面响应函数称为Feibelman $d$参数。特别是，我们表征的$d$ -参数与（111）和（100）晶面的金，银，铜，强调的重要性，表面效应所产生的电子波函数溢出和表面投影带隙出现从原子层反射。然后，我们表明，提取的$d$参数可以直接应用于描述各种感兴趣的纳米级金属形态的光学响应，包括金属超薄膜，石墨烯-金属异质结构托管极其有限的声学石墨烯等离子体，和晶体学多面金属纳米粒子支持本地化的表面等离子体。这里报告的列表$d$ -参数可以规避计算昂贵的第一原理原子模拟来描述微观非局部效应的介观晶体金属表面的光学响应，这是越来越多的控制形态下降到原子长度尺度的最先进的纳米光学实验中变得广泛可用。
2020-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmonic Bi-Cavity Nanostructure for Efficient Light Collection and Localization
等离激元双腔纳米结构通过调谐纳米金字塔长度和平台长度，实现高效光收集与局部化，适用于近场增强和拉曼光谱应用。
2026-01-17 physics.optics
Near-field enhanced optical tweezers utilizing femtosecond-laser nanostructured substrates
我们目前的实验证据等离子体增强的光镊，聚苯乙烯珠在去离子水附近的金属涂层的纳米结构。光镊使用连续波（CW）近红外激光器工作。我们采用了Cu/Au双层，显着提高了由捕获激光束所产生的热量的耗散，并避免从热对流中脱陷。我们调查的光学捕获力的改善，有效的捕获品质因数，并观察到指数距离依赖的捕获力从纳米结构，预期从倏逝等离子体场。
2015-11-18 physics.optics
Spontaneous decay of a quantum emitter near a plasmonic nanostructure
我们发展了一个位于金属-电介质结构附近的量子发射体（QE）的自发衰变理论，该结构支持局域表面等离子体。如果等离子体共振被调谐为接近QE发射频率，则由于从QE到局部等离子体模式的能量转移，随后通过等离子体天线进行光子发射，发射被增强。发射速率取决于等离子体激元与辐射场的耦合和金属中欧姆损耗之间的密切相互作用。在这里，我们开发的等离子体激元格林函数的方法，包括等离子体激元与辐射的相互作用，以获得显式表达式的辐射衰减率和光学极化率的局部等离子体激元模式在任意的等离子体激元纳米结构。在这种方法中，我们通过将其与等离子体激元模式密度（其表征等离子体激元场限制）相关来提供等离子体激元模式体积的一致定义，并恢复标准腔形式的Purcell因子，但现在用于等离子体激元系统。我们表明，QE放置在一个小的金属纳米结构的尖锐尖端附近的“热点”，等离子体激元模式的体积与金属体积的比例，同时非常敏感的接近尖端。最后，我们推导出任何纳米等离子体系统的辐射功率谱的增强因子，并将其与自发衰变率的Purcell因子联系起来。我们说明了我们的研究结果，位于金纳米棒尖端附近的QE的数值例子。
2022-10-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Analysis of Electromagnetic Scattering from Semiconductor Nanostructures by Solving Coupled Volume Integral and Two-fluid Hydrodynamic Equations
Light Academy College of Engineering, Bishkek, Kyrgyzstan（吉尔吉斯斯坦比什凯克光学院工程学院）；King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Thuwal, Saudi Arabia（沙特阿拉伯图瓦尔阿卜杜拉国王科技大学）；Nanjing University of Science and Technology (NJUST), Nanjing, China（中国南京南京理工大学）；University of Electronic Science and Technology of China (UESTC), Chengdu, China（中国成都电子科技大学）
本文提出基于体积积分方程的求解器，用于分析半导体纳米结构的电磁散射，通过耦合体积积分方程与双流体流体动力学方程，准确捕捉空间色散效应和低频声子模，展示其在描述声子共振和局域表面等离子体共振蓝移方面的独特优势。
2026-09-09 physics.optics
Surface Plasmon Assisted Gentle Ablation of Nanostructures by Femtosecond Oscillator
我们实验证明，使用亚波长的光学纳米天线，以协助温和的纳米结构的消融直接使用超低通量从钛：蓝宝石振荡器通过激发表面等离子体波。我们表明，这种烧蚀机制是相同的金属和电介质。烧蚀阈值的解析解与实验结果吻合得很好。表面等离子体辅助的纳米尺度局部增强烧蚀提供了一种对纳米结构进行纳米加工、操作和改性而不对材料造成附带热损伤的方法。结果表明，这种烧蚀方法可以沉积出低密度、高质量的纳米薄膜。
2017-01-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Universal optical polarizability for plasmonic nanostructures
本文提出一种适用于任意形状金属纳米结构的通用光学极化率解析模型，仅需金属介电函数和LSP频率即可描述光谱线型，并揭示有效体积、格林函数及振子强度等一般性质，为模拟和调控等离子体光学特性提供理论工具。
2025-08-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Simultaneous 3D Construction and Imaging of Plant Cells Using Plasmonic Nanoprobe Assisted Multimodal Nonlinear Optical Microscopy
针对植物细胞无信号靶标成像需外源探针的问题，提出等离子体纳米探针辅助多模态NLO显微方法，利用飞秒激光原位还原贵金属离子形成锚定细胞壁的纳米探针，实现马铃薯细胞活体一步法同步三维标记与成像，更快速经济。
2023-08-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Top-down fabrication of plasmonic nanostructures for deterministic coupling to single quantum emitters
金属纳米结构可用于通过表面等离子体激元在芯片上捕获和引导单光子发射器的发射。为了开发和表征基于发射体-等离子体激元混合结构的光子器件，期望用于这种结构的确定性和可扩展的制造方法。在这里，我们展示了确定性和可扩展的自上而下的制造金属线到预选的氮空位中心的纳米金刚石使用洁净室纳米制造方法。我们观察到发射器发射的寿命减少，这与使用非确定性制造方法的早期原理验证实验一致。这一结果表明，自上而下的制造是一个有前途的技术，用于处理未来的设备具有单光子发射器和等离子体纳米结构。
2013-01-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Band-edge Bilayer Plasmonic Nanostructure for Surface Enhanced Raman Spectroscopy
大生物分子的光谱分析在许多应用中至关重要，包括医学诊断和无标记生物传感。最近，已经表明蛋白质的拉曼光谱可以用于诊断一些疾病，包括几种类型的癌症。然而，这些实验已经使用传统的拉曼光谱进行，并且适合于大生物分子的表面增强拉曼光谱（SERS）测定的发展可能导致这些实验所需的样本量的大幅减少。我们提出了一种新的方法来实现高的局部场增强表面增强拉曼光谱通过同时调整的晶格等离子体激元和局部表面等离子体激元极化激元，在一个周期性的双层纳米天线阵列，在传感区域的高增强因子，具有相对较高的均匀性。所提出的等离子体纳米结构由两个相互作用的纳米天线层组成，提供尖锐的带边晶格等离子体模式和宽带局部表面等离子体，用于分别增强泵浦和发射的拉曼信号。我们证明了应用所提出的纳米结构的光谱分析的大生物分子结合蛋白质（链霉亲和素）选择性的热点之间的两个堆叠层，使用低浓度的溶液（100 nM），我们成功地获得其SERS光谱。
2015-01-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Propagation of plasmons in designed single crystalline silver nanostructures
我们证明了在单晶银纳米结构中的等离子体激元的传播使用自下而上和自上而下的方法相结合。使用湿化学方法制备厚度约为65 nm、表面积约为100 μm^2的银纳米片。然后通过聚焦离子束研磨来雕刻银纳米尖端和纳米线。等离子体激元的激发是通过使用的荧光从再沉积的银团簇在铣削过程中。等离子体激元在纳米线中的传播是在可见光谱区观察到的。我们还通过测量远端导丝末端的发射光谱观察到腔效应。
2013-06-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ultraconfined plasmons in atomically thin crystalline silver nanostructures
本文通过预图案化硅衬底外延沉积原子级薄晶态银纳米结构，实现了近红外区域具有高品质因子的超受限等离激元，为原子尺度纳米等离激元器件设计提供了新途径。
2023-03-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Temperature-dependent optical properties of plasmonic titanium nitride thin films
由于其特殊的等离子体性质，贵金属如金和银一直是用于演示各种等离子体和纳米光子现象的首选材料。然而，贵金属的柔软性、缺乏可定制性和低熔点以及薄膜制造和器件集成的挑战阻碍了现实生活中等离子体器件的实现。近年来，氮化钛（TiN）已经成为具有良好金属和耐火（高温稳定）性质的有前途的等离子体材料。TiN的耐火性质可以使实用的等离子体激元装置在高温下操作，用于能量转换和恶劣环境工业，如天然气和石油。在这里，我们报告的温度依赖于不同厚度的TiN薄膜的介电函数的技术相关的可见光和近红外波长范围从330 nm到2000 nm的温度高达900 ℃，使用原位高温椭圆偏振。我们的研究结果表明，TiN在高温下的复杂的介电函数偏离在室温下的光学参数，表明在介电常数的实部和虚部的等离子体性质的退化。然而，相当引人注目的是，TiN的光学性质的相对变化与其贵金属对应物相比显著较小。使用模拟，我们表明，将温度引起的偏差的数值模型导致显着差异的高温纳米光子系统的光学响应。这些研究是精确建模高温TiN基光学元件和纳米光子系统的关键，用于能量转换，恶劣环境传感器和热辅助应用。
2017-02-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spectral field mapping in plasmonic nanostructures with nanometer resolution
等离子体纳米结构和装置通过允许在亚波长尺度上修改和增强光场而迅速改变光操纵技术。这一领域的进展在很大程度上依赖于新的表征方法的基本纳米级相互作用的发展。然而，到目前为止，表征等离子体激元耦合的瞬态电场和磁场的直接和定量映射已被证明是难以捉摸的。在这里，我们演示了如何直接测量的非弹性动量转移的表面等离子体模式通过能量损失过滤偏转的聚焦电子束在透射电子显微镜。通过扫描样品上的光束，我们得到一个空间和光谱分辨的偏转地图，我们进一步表明如何这种偏转是定量相关的感应电场和磁场的频谱分量有关的模式。在某些方面，这种技术是对已建立的微分相位对比度到动态范围的扩展。
2018-10-24 cond-mat.other physics.optics
Can Copper Nanostructures Sustain High-Quality Plasmons?
银被认为是等离子体材料中的王者，因为与其他金属相比，它在可见光和红外（vis-IR）光谱区域具有低的非弹性吸收。相比之下，铜通常被认为对于等离子体激元应用而言损耗太大。在这里，我们通过实验证明了长铜纳米线（NW）的可见光-红外等离子体，其品质因数超过60的值，由空间分辨，高分辨率电子能量损失谱（EELS）测量确定。我们解释了这个违反直觉的结果，事实上，这些金属线中的等离子体激元的大部分电磁能量都在金属之外，因此，它们对材料中的非弹性损耗不太敏感。我们提出了一个广泛的一组数据上获得的长银和铜纳米线的不同直径的支持这一结论，并进一步让我们了解等离子体激元的辐射和非辐射损失所发挥的相对作用，跨越了广泛的能量下降到$<20\,$毫电子伏。在这样小的等离子体激元能量下，这些模式的热布居变得足够显著，以使得能够观察到与等离子体激元吸收事件相关联的电子能量增益。我们的研究结果支持使用铜作为一个有吸引力的廉价和丰富的材料平台，高品质的等离子体激元在细长的纳米结构。
2020-11-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Temporal plasmonics: Fano and Rabi regimes in the time domain in metal nanostructures
Fano和Rabi模型代表了光学中非常常见的效应。在这里，我们研究的相干时间动力学的等离子体系统表现出法诺和拉比共振。我们证明，这些系统表现出根本不同的动态。具有Fano共振的系统在脉冲激励下最多显示一个时间节拍，而Rabi机制中的系统可以具有任何数量的节拍。值得注意的是，Fano类系统显示出具有非常特征的相干尾的时间动态，尽管这种系统固有的强退相干。我们预测的相干Fano和Rabi动力学可以在时间分辨实验中观察到。我们的研究表明，这种相干的时间等离子体激元包括非平凡的和特征的弛豫行为，并提出了一个有趣的方向，进一步的研究。
2020-08-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hot-electron dynamics in plasmonic nanostructures
本综述聚焦等离子体纳米结构中的热电子动力学，阐述其产生机制、理论与实验研究方法，以及相关效应在多领域的应用，为相关未来技术发展提供基础支撑。
2023-12-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Structural Coloration of Transmission Light through Self-Aligned and Complementary Plasmonic Nanostructures
自然表面的结构着色通常源于反射颜色的变化，这取决于观察或照明角度。最近，纳米等离子体结构的结构着色由于高紧凑性、鲁棒稳定性和高颜色可调谐性以及对入射角的高灵敏度而吸引了大量关注。在这里，我们报告的互补等离子体结构（CPS）的透射结构着色裁剪一个单一的光谱峰取决于光的入射角。CPS具有自对准银纳米孔和纳米盘阵列，由氢倍半硅氧烷的介电纳米柱阵列支撑。与等离子体纳米孔和纳米盘阵列的常规杂化纳米结构不同，CPS的纳米盘通过利用纳米盘的消光峰有效地衰减纳米孔的不期望的光谱峰，用作光谱抑制器。结果表明，当入射角从0°变化到30°时，单个透射光谱峰从736 nm红移到843 nm。这种独特的配置为可调谐滤波器提供了一个新的方向，可用于紧凑的多光谱或高光谱成像应用。
2018-01-23 physics.app-ph physics.optics
