Plasmon wakefields and dispersive properties of metallic nanostructures
我们研究了短脉冲电子在金属纳米结构（纳米线）中的传播引起的静电尾场的激发。为此目的，色散（非局部）介电响应的系统被认为是，占有限的系统和量子（玻姆）difraction的传导电子带，概括了以前在文献中得到的结果[物理。\textbf{103}，097403（2009）]。我们讨论了尾流场的稳定性条件，并表明潜在的机制可以是有用的，以调查新的辐射源在极紫外（XUV）范围。
2010-12-04 cond-mat.mes-hall
Plasmon-enhanced nonlinear wave mixing in nanostructured graphene
金属纳米结构中的局域等离子体激元由于其能够将光集中和增强到极端亚波长尺度而被广泛用于增强非线性光学效应。作为贵金属纳米颗粒的替代品，石墨烯纳米结构可以承载长寿命的等离子体，这些等离子体有效地耦合到光，并且可以通过电掺杂进行主动调谐。在这里，我们表明，掺杂的石墨烯纳米岛提供了独特的机会，增强非线性光学波混合过程之间的两个外部施加的光场在纳米尺度。这些小岛可以支持多个频率的明显的等离子体激元，当输入或输出频率中的一个或多个与等离子体激元共振一致时，导致非常高的波混合磁化率。通过改变具有固定几何形状的纳米岛中的掺杂电荷密度，可以在可见光和近红外的宽光谱范围内实现增强的波混合。我们特别集中在二阶和三阶过程，包括和频和差频产生，以及四波混频。我们的计算扶手椅石墨烯三角形组成的多达几百个碳原子显示大的波混合极化率相比，类似的横向尺寸的金属纳米粒子，从而支持nanoglene作为一种优良的材料可调非线性光学纳米器件。
2015-02-04 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Response of Plasmonic Nanostructures
等离子体金属纳米结构是纳米光子器件应用的组成部分，因为它们在从远场照射时能够产生强局部电磁场。这些纳米结构可以在实验室中通过各种化学和物理合成技术制备，具有精确的形状和尺寸，如近年来所证明的。通常，这些结构的尺寸在几nm到几百nm的范围内，即，远低于观察或激发光的波长。本章的重点是利用飞秒激光脉冲激发后的金属纳米结构的超快响应。飞秒激光脉冲是探索超快时间尺度（~10- 10，000 fs）下固体和分子中电子和振动波包动力学的材料响应的非常重要的实验探针。广义地说，在超快光激发之后，研究系统经历了各种微观动力学变化，这些变化可以实时监测，以便了解系统返回平衡之前的中间阶段。
2018-02-02 cond-mat.mes-hall
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
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
Observation of multi-directional energy transfer in a hybrid plasmonic-excitonic nanostructure
混合等离子体激元器件涉及支持局部表面等离子体激元以放大光-物质相互作用的纳米结构金属，以及使电荷激发功能化的非等离子体激元材料。然而，应用相关的外延异质结构，引起弹道超快动力学，挑战传统的半经典理解单向纳米到衬底的能量转移。我们研究外延金纳米岛WSe $_2$与时间和角度分辨的光电子能谱和飞秒电子衍射：这种技术的结合解决了材料，能量和动量的电荷载流子和声子激发的异质结构。我们观察到强烈的非线性等离子激元-激子相互作用，该相互作用非常有效地将子带隙光子的能量转移到半导体，使金属冷却，直到非辐射激子复合在数百飞秒时间尺度上加热纳米颗粒。我们的结果解决了时间尺度比纳米金属电子热化更短的多方向能量交换。电子-声子耦合和扩散电荷转移决定了随后的能量流。这种复杂的动力学为光电和光催化应用开辟了前景，同时为最先进的建模提供了一个约束性的实验测试平台。
2022-11-29 cond-mat.mes-hall
Tailoring and enhancing spontaneous two-photon emission processes using resonant plasmonic nanostructures
已知自发发射的速率取决于光源的环境，并且谐振腔中单光子发射的增强被称为珀塞尔效应。在这里，我们发展了一个理论的自发双光子发射的一般电磁环境，包括非均匀色散和吸收介质。该理论被用来评估在金属纳米颗粒附近的双光子Purcell增强，并且证明由这些颗粒支持的表面等离子体共振可以将发射速率提高两个数量级以上。通过定制的纳米结构环境对双光子Purcell增强的控制可以为发射器提供任何期望的光谱响应，并且可以作为设计具有新特性的光源的最终途径。
2012-06-05 cond-mat.mes-hall
Resonance energy transfer near metal nanostructures mediated by surface plasmons
我们开发了一个统一的理论，等离子体辅助共振能量转移（RET）的分子之间的金属纳米结构附近，保持转移，耗散和辐射之间的能量平衡。我们表明，在很宽的参数范围内，包括在近场，RET是占主导地位的等离子体增强辐射转移（PERT），而不是由一个非辐射转移机制。我们对Ag纳米颗粒附近的分子进行的数值计算表明，RET幅度对分子的位置高度敏感。
2011-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Kerr nonlinearity and plasmonic bistability in graphene nanoribbons
我们从理论上研究了克尔非线性在纳米结构中的石墨烯等离子体激元的作用，特别是在纳米带。带内近似半经典地考虑了非线性克尔相互作用。由此产生的电磁问题的数值求解自洽迭代与线性步骤，使用实空间离散化。我们推导出一个简单的近似一般石墨烯纳米结构的共振位移，并获得良好的协议与数值适度高的场强。近等离子体共振的非线性强烈增强，由于场增强，和总的非线性显着影响的等离子体激发的场的不均匀性。最后，我们讨论了出现的等离子体双稳态存在的频率红移相对于线性共振。我们的研究结果提供了新的见解的作用，非线性相互作用在纳米结构的石墨烯和铺平了道路的实验研究。
2015-06-09 cond-mat.mes-hall
Current driven "plasmonic boom" instability in three-dimensional gated periodic ballistic nanostructures
采用分布传输线模拟方法求解弹道纳米结构的输运方程，求解了周期性变化宽度的门控弹道纳米结构中的三维电子输运问题。具有变化宽度的结构允许在保持等离子体速度恒定的同时调制电子漂移速度。我们预测，在这样的结构偏置由一个恒定的电流，周期性调制的电子漂移速度，由于变化的宽度的结果，在不稳定的等离子体波的电子漂移速度，等离子体波的速度比变化从下面到上面的统一。这种不稳定性的物理性质类似于音爆，但是，在周期性调制结构中，音爆的这种模拟重复多次，导致不稳定性的更大增量。在不同宽度的截面上，等离子体的速度是恒定的，当偏置电流变化时，等离子体的不稳定模会被共振激发。这种效应（我们称之为超级等离子体激元繁荣条件）导致不稳定性的强烈增强。预测的不稳定性涉及振荡偶极电荷携带的等离子体波。等离子体激元可以有效地耦合到太赫兹（THz）的电磁辐射，由于门控结构的周期性几何形状。我们的估计表明，所分析的不稳定性应该能够实现强大的可调谐太赫兹电子源。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall
Magneto-optical methods for magnetoplasmonics in noble metal nanostructures
利用磁光技术来调节纳米结构的等离子体响应是有源等离子体学中的一个热门话题，对几种基于等离子体的应用和设备具有迷人的影响。对于这个新兴的领域，称为磁等离子体，期望对磁场具有强光学响应的等离子体纳米材料，这通常具有挑战性，难以用纯贵金属实现。为了克服这个问题，已经进行了一些努力来设计和定制金属纳米结构的磁光响应，主要是通过将等离子体和磁性材料组合在单个纳米结构中。在本教程中，我们将重点关注纯等离子体纳米结构中的磁等离子体效应，因为它们是一个有价值的模型系统，可以更容易地合理化磁等离子体效应。最常见的磁光实验方法来测量这些影响的介绍，然后由一个主要的实验观察，讨论的框架内的分析模型开发的合理化磁等离子体效应的审查。讨论了不同的材料，从贵金属到新型等离子体材料，例如重杂质半导体。
2021-03-23 cond-mat.mes-hall 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
Low temperature annealing method for fabricating alloy nanostructures and metasurfaces: Unlocking a novel degree of freedom
纳米结构的材料和精确形状决定了其光学响应，这对于等离子体金属来说尤其强烈。不幸的是，只有非常少的等离子体金属是可用的，这限制了可以利用这些强光学效应的光谱范围。将不同的等离子体金属合金化可以克服这种限制，代价是使用高温合金化工艺，这不利地破坏了纳米结构形状。在这里，我们开发了一种仅在300°C下的低温合金化工艺，并制造出具有多种形状、纵横比和化学计量的Au-Ag纳米结构。EDX和XPS分析证实了整个样品的均匀合金化。改变合金的化学计量可以调节纳米结构的光学响应，并控制光谱特征，如Fano共振。采用多步电子束光刻技术制备了具有不同化学计量比的纳米结构的二元超表面，并在532 nm的可见光波长处展示了它们作为全息图或菲涅耳波带片的光学功能。这种低温退火技术提供了一种通用的和具有成本效益的方法来制造具有任意化学计量比的复杂的Au-Ag纳米结构。
2021-05-06 cond-mat.mes-hall
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
Quantum Electrodynamics is Crucial for Plasmonic Resonance of Metallic Nanostructures
金属纳米结构的等离子体共振是由入射光驱动其传导电子的相干运动引起的。在共振时，纳米结构中的感应偶极子与传导电子的数量成比例，因此比原子中的感应偶极子大$10^{7}$倍。感生偶极子与入射光的涨落虚场之间的相互作用能可达零点几eV。因此，经典的电磁学主导的领域变得不够。我们认为，量子电动力学（QED）应该代替作为基本理论来描述虚场及其与电子的相互作用。基于量子电动力学，我们推导出等离子体共振频率的解析表达式，它取决于三个容易获得的材料参数。分析理论与实验数据吻合得很好，可用于材料的合理设计。
2015-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Plasmonics of magnetic and topological graphene-based nanostructures
石墨烯是研究等离子体激元基本极限的独特材料。除了最终的单层厚度之外，其载流子浓度可以通过化学掺杂或施加电场来调节。以这种方式，石墨烯的电动力学性质可以从高导电性变化到介电性。石墨烯在从太赫兹到中红外频率的宽光谱范围内支持强烈受限的传播表面等离子体激元（SPP）。它还具有强的磁光响应，因此提供了互补的架构，以传统的磁等离子体的基础上磁光活性金属或铌酸锂。尽管有大量的评论文章致力于石墨烯的等离子体特性和应用，很少有人知道石墨烯的磁等离子体和拓扑效应在石墨烯基纳米结构，这是本文的主要主题。我们讨论了几种策略，以提高拓扑结构不同的封闭表面景观，即石墨烯纳米管，圆柱形纳米腔和环形纳米结构的等离子体效应。综述了手征亚结构上的强非对称SPP传输现象以及结构拓扑指数与等离子体拓扑指数之间的基本关系。
2017-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Routing surface plasmons by a quantum-dot nanostructure: nonlinear dispersion effects
在量子信息处理中，通常采用单量子发射器的线性波导作为路由器来构建量子网络。在这里，我们研究了非线性色散对单表面等离子体激元的量子路由的影响，两个金属纳米线与一对量子点之间。利用实空间中的全量子理论，我们得到了单个表面等离子体激元在一对量子点散射下进入两个等离子体激元波导的四个出口的路由概率。结果表明，通过适当地设计点间距离和点-等离子体激元耦合，表面等离子体激元在等离子体激元波导通道之间的路由能力可以显著高于由具有线性色散的单发射极波导形成的相关网络。有趣的是，目前的二次色散在波导传递的表面等离子体激元输运的明显Fano样的共振。因此，所提出的双点配置可以用作用于控制等离子体波导中的表面等离子体激元路由的鲁棒量子路由器和等离子体Fano类共振控制器。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Near-field properties of plasmonic nanostructures with high aspect ratio
采用基于立方体网格的格林二分法计算了高纵横比金属纳米棒的电磁散射场。我们研究了网格形状对数值模拟的影响。我们观察到，离散化的对象与细胞的纵横比类似的对象的纵横比提高了计算，而不会降低收敛。我们还比较了我们的数值模拟有限元方法，并讨论进一步可能的改进。
2015-09-24 cond-mat.mes-hall physics.comp-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
Nonlinear electron scattering activated by surface plasmon excitation of Ag nanostructures
表面等离子体激元（SPP）的发现引发了纳米光子学和纳米电子学的快速发展。我们在这里报告的实验观察一个全新的物理过程，非线性电子散射，刺激的SPP激发的Ag纳米结构在石墨表面的扫描探针电子能量损失谱。所观察到的SPP能量损失峰的强度归一化的弹性散射强度清楚地显示了由尖端样品偏压产生的外部电场强度的二次依赖。SPP的强相干性使观测成为可能，并提出了一个两步散射过程来解释这种新的非线性效应。我们的发现揭示了SPP的性质，并为新的光谱应用铺平了道路。
2011-11-09 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph
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
Universal nature of collective plasmonic excitations in finite 1-D carbon-based nanostructures
Tomonaga-Luttinger（TL）理论预测了有限长度的一维纳米结构导体中的集体等离子体共振，其变化大致与结构的长度成反比。深入的定量了解这种共振，还没有明确确定在实验中，到目前为止，将是非常宝贵的未来几代的纳米光子和纳米电子器件，采用1-D导体。在这里，我们提供的等离子体共振在一些代表性的1-D有限的碳基纳米结构使用第一原理计算电子光谱研究的证据。我们的专用实时空间/实时全电子时间依赖密度泛函理论（TDDFT）模拟器可以执行激发态计算，以获得正确的频率为已知的光学跃迁，并捕捉各种纳米效应，包括集体等离子体激元激发。一维等离子体激元的存在是普遍预测的各种数值实验，这也证明了共振分裂的现象。对于所研究的金属碳纳米管，等离子体激元预计与无限长一维结构的T-L等离子体激元有关。
2015-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Single-crystalline Aluminum Nanostructures on Semiconducting GaAs Substrate for Ultraviolet to Near-infrared Plasmonics
铝作为一种用于等离子体的金属材料，由于其将表面等离子体共振的应用扩展到紫外（UV）区域并且在天然丰度、成本和与现代半导体制造工艺的兼容性方面优于贵金属而引起极大兴趣。在这里，我们提出了紫外近红外（NIR）等离子共振单晶铝纳米缝和纳米孔。采用分子束外延（MBE）方法在半导体GaAs衬底上生长了超光滑的单晶铝膜，利用聚焦离子束（FIB）铣削技术在其上制备了高清晰度的纳米结构。单晶铝膜由于超光滑的表面而显示出改善的反射率和降低的双光子光致发光（TPPL）。线性散射和非线性TPPL进行了详细研究。纳米缝阵列显示出清晰的类Fano共振，纳米孔被发现支持光子模式和局域表面等离子体共振。我们还发现，TPPL的产生是更有效的激发偏振平行，而不是垂直于铝膜的边缘。这种违反直觉的现象归因于GaAs衬底的高折射率。我们表明，从铝TPPL的偏振很好地保留了激发极化，是独立的薄膜或基板的晶体取向。我们的研究深入了解了高折射率半导体GaAs衬底上铝纳米结构的光学性质，并说明了一个实用的路线，以实现等离子体器件到半导体上的未来混合纳米器件。
2014-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-photon spontaneous emission in atomically thin plasmonic nanostructures
在少光子水平上利用光-物质相互作用的能力在量子技术中起着关键作用。单光子-光的最基本状态-可以在原子和固态发射器中按需产生。双光子态也是关键的量子资产，但在单个发射器中实现它们是具有挑战性的，因为它们的生成速率比竞争性的单光子过程慢得多。我们证明了原子薄的等离子体纳米结构可以利用双光子自发发射，从而产生巨大的远场双光子生产，丰富的共振模式，使定制的光子和等离子体纠缠态，等离子体辅助的单光子创建数量级比标准的单光子发射更有效。我们解开的双光子自发发射渠道，并显示其谱线的形状出现从一个复杂的相互作用之间的法诺和洛伦兹共振。二维纳米结构中增强的双光子自发发射为片上量子信息处理和自由空间量子通信开辟了另一种有效的光-物质纠缠源。
2020-06-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
Role of Auger Recombination in Plasmon Controlled Photoluminescence Kinetics in Metal-Semiconductor Hybrid Nanostructures
半导体量子点（SQD）的光谱研究解决了非辐射载流子损耗的问题，对于提高各种发光器件的效率至关重要。SQD发射极的各种设计，如掺杂、形成核-壳和合金化，已经尝试抑制非辐射复合。在这篇文章中，我们表明，形成与金属纳米粒子（MNP）具有局部表面等离子体共振与SQD的发射光谱重叠的混合物，可以减轻通过俄歇复合的非辐射载流子损耗。使用稳态和时间分辨的光致发光，已经表明，当这种混合物被选择性地激发远高于带隙而不激发等离子体时，对快速衰减时间的贡献随着对较长衰减时间的贡献的增加而减少。当激子和等离子体同时激发时，观察到完全相反的动力学。这种通过将MNP放置在SQD附近来控制光致发光动力学的方法为设计非常适合于发光器件的混合材料开辟了一种新方法。
2020-08-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Nonreciprocal plasmons in one-dimensional carbon nanostructures
Max-Born-Institut（马克斯·玻恩研究所）；Center for Nanophotonics, NWO Institute AMOLF（纳米光子学中心，NWO AMOLF研究所）；ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究所）；ICREA-Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats（ICREA-加泰罗尼亚研究高级学院）；POLIMA—Center for Polariton-driven Light–Matter Interactions, University of Southern Denmark（POLIMA-极化激元驱动光物质相互作用中心，南丹麦大学）；Danish Institute for Advanced Study, University of Southern Denmark（丹麦高等研究院，南丹麦大学）
本研究通过偏置石墨烯纳米带和碳纳米管实现非互易等离子体控制，揭示电偏压可打破互易性，为非互易纳米光子学提供新平台。
2025-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Theory of plasmon-enhanced metal photoluminescence
金属光致发光（MPL）起源于光激发的芯空穴和导带电子的辐射复合。在金属纳米结构中，由于表面等离子体激元局域场效应，MPL增强。我们确定了等离子体辅助MPL的另一个重要过程-俄歇等离子体激发的核心孔-阻碍MPL从小纳米结构。我们开发了一个微观理论的等离子体增强MPL，包括等离子体辅助增强和抑制机制，并获得MPL量子效率的增强因子。我们的数值计算的MPL从金纳米粒子是在极好的协议与实验。
2013-01-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Photoemission electron microscopy of localized surface plasmons in silver nanostructures at telecommunication wavelengths
我们使用中心波长为1.55微米的飞秒激光脉冲在Ag纳米结构处成像场增强。成像基于在光电发射电子显微镜（PEEM）中观察到的非线性光电发射。将图像直接与相同结构的紫外PEEM和扫描电子显微镜（SEM）成像进行比较。此外，我们已经进行了原子尺度的扫描隧道显微镜（STM）上相同类型的银纳米结构和金基板上。从单个Ag颗粒的光电子光谱测量显示出更大的贡献，从高阶光电子过程以上的功函数阈值比将预测的完全微扰模型，与最近的结果使用较短的波长一致。调查广泛的选择银纳米粒子和纳米线，场增强观察到从30%的银纳米粒子和从没有的纳米线。在PEEM实验和随后的SEM分析中均未观察到纳米结构的激光诱导损伤。通过直接比较相同纳米结构的SEM和PEEM图像，我们可以得出结论，场增强与平均纳米结构尺寸和形状无关。相反，我们建议，在观察到的场增强的变化可能源于衬底和电连接到衬底的粒子之间的楔形界面。
2015-03-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electric control of spin orbit coupling in graphene-based nanostructures with broken rotational symmetry
光的自旋和角动量是纳米光子学中重要的自由度，它们控制着光的传播、光力和信息编码。通常，使用q板或空间光调制器来生成光学角动量。在这里，我们表明，石墨烯支撑的等离子体纳米结构与破缺的旋转对称性提供了一个令人惊讶的自旋轨道角动量转换，这可以通过改变石墨烯的电化学电位连续控制。在圆偏振平面波的共振照射下，石墨烯片上的氧化铟锡纳米颗粒的多边形阵列产生携带电可调轨道角动量的散射场。这种独特的光子自旋轨道耦合是由于石墨烯等离子体激元和纳米颗粒的局部表面等离子体激元的强耦合而发生的，并且导致石墨烯等离子体激元的受控定向激发。可调谐的自旋轨道转换为光通信中的高速率信息编码、光镊中的电动转向功能以及更高维纠缠光子态的纳米布线铺平了道路。
2020-02-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Understanding the electromagnetic response of graphene/metallic nanostructures hybrids of different dimensionality
等离子体激元激发，如表面等离子体激元（SPP）和石墨烯等离子体激元（GP），携带大动量，因此能够限制电磁场到小尺寸。这种特性使它们成为亚波长光学控制和纳米级操作的理想平台。如果金属-绝缘体-金属和石墨烯-绝缘体-金属的方案分别用于SPP和GP，则这些等离子体激元的动量甚至进一步增加。然而，由于动量如此之大，它们的远场激发变得具有挑战性。在这项工作中，我们考虑石墨烯和金属纳米结构的混合物，并研究远场光与支持的高动量等离子体激元模式相互作用背后的物理机制。虽然GP和SPP的性质有一些相似之处，但由于两者都是等离子体极化激元类型，因此它们的物理性质也明显不同。对于GP，我们发现两种不同的物理机制，要么GP局限于隔离腔，或大面积集体光栅耦合器。引人注目的是，我们发现，虽然这两个系统在概念上是不同的，在特定的条件下，他们可以表现出类似的。通过将相同的研究应用于SPP，我们发现了不同的物理行为，这从根本上源于SPP与GP相比的不同色散关系。此外，这些混合物产生大的场增强，也可以电调谐和调制，使它们成为各种等离子体器件的理想候选者。
2020-06-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Extracting dipole orientations from asymmetric plasmonic nanostructures towards machine-learning-assisted spectropolarimetry
Institute for Applied Physics and Center LISA +（应用物理研究所与LISA+中心）
本文提出结合偏振暗场光谱与机器学习，从非对称等离激元纳米结构中提取偶极取向，提高测量精度并解析复杂特征。
2026-09-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmons in ballistic nanostructures with stubs: transmission line approach
弹道式场效应晶体管（FET）中的等离子体波不稳定性为开发灵敏的THz探测器和高效的THz源提供了希望。实现高效共振等离子体激元检测和产生的困难之一是确保接触处和异质界面处的适当边界条件以及调谐等离子体速度。我们建议使用的可调窄通道区域的宽度增加，我们称之为“存根”优化边界条件和控制等离子体速度。我们开发了一个紧凑的模型太赫兹等离子体激元器件使用传输线（TL）的类比。这个问题的数学类似于一个带有存根的TL的数学。我们应用这个模型来证明，存根可以有效地控制边界条件和/或界面处的条件。我们推导并求解了色散方程的设备与存根，并表明，周期性或非周期性系统的存根允许在一个可控的方式在很宽的范围内减慢等离子体波。我们的研究结果表明，短截线设计提供了一种实现最佳边界条件的方法，也可以用于多指结构-短截线等离子体晶体-产生更好的性能的太赫兹电子探测器，调制器，混频器，倍频器和源。
2018-06-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quasinormal mode theory and modelling of electron energy loss spectroscopy for plasmonic nanostructures
利用局域表面等离子体激元（LSP）理解光-物质相互作用是经典和量子等离子体激元学的基本兴趣，并具有广泛的应用。为了了解LSP的空间特性，电子能量损失谱（EELS）是一种常见的和强大的空间解析的极端局域化的领域，可以得到与金属谐振器的方法。然而，一般形状的谐振器建模EELS提出了一个重大的挑战，在计算电动力学，需要作为两个空间点和频率的函数的全光子格林函数。在这里，我们提出了一个直观的和计算简单的方法计算EELS地图的等离子体共振器使用准正规模（QNM）的扩展技术。通过分离QNM和体材料的贡献，我们给出了等离子QNM对EELS图贡献的解析公式。我们将我们的技术应用于裂环共振器、金纳米棒和纳米棒二聚体结构。该方法是准确的，直观的，并给出了直接偶极子模拟，数值求解全三维麦克斯韦方程组的数量级的改进。我们还展示了如何可以使用相同的QNM格林函数来获得从量子偶极发射器或两个能级原子的Purcell因子（和投影局部光态密度），我们演示了如何在一般的EELS光谱的光谱特征不同。
2016-03-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Resonance fluorescence beyond the dipole approximation of a quantum dot in a plasmonic nanostructure
量子点（QD）的介观特性打破了偶极近似（DA），为光-物质相互作用的调控提供了新的维度[M. L. Andersen等人，7，215（2011）]。在这里，我们调查的功率谱和二阶相关性质的荧光从共振驱动量子点放置在一个平面金属。结果表明，由于量子点的空间延伸和金属附近的触发表面等离子体激元的剧烈变化，荧光有一个显着的贡献，从四极矩。在DA作用下，量子点取向荧光的π旋转对称性被破坏。通过控制量子点的取向和四极矩，可以使光谱在Mollow三重态和单峰之间切换，并且可以使以二阶关联函数中的反聚束为特征的荧光从弱辐射区变为强辐射区。我们的研究结果对于利用这种独特的介观效应来开发纳米光子器件具有指导意义。
2016-05-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Plasmon-assisted high-harmonic generation in graphene
凝聚态系统中的高次谐波产生（HHG）既是对量子电子运动的基本洞察的来源，也是实现紧凑的紫外和超快光源的有希望的候选者。在这里，我们认为，这种现象发生所需的大的光强度可以通过利用局部等离子体在导电纳米结构。特别是，我们证明了掺杂的石墨烯纳米结构结合了强等离子体近场增强和显著的固有非线性，从而在单一材料平台内产生有效的宽带HHG。我们提取这一结论从时域模拟使用两个互补的非微扰方法的基础上原子单电子密度矩阵和无质量狄拉克费米子布洛赫方程图片。高次谐波被预测将发射前所未有的大强度通过调谐入射光的本地化的等离子体激元带和有限的岛屿。与原子系统相反，我们观察到谐波阶没有截止。我们的研究结果支持了纳米结构石墨烯作为HHG的强大的，电可调的平台的强大潜力。
2016-09-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Scalable fabrication of gap-plasmon-based dynamic and chromogenic nanostructures by capillary-interaction driven self-assembly of liquid-metal
本文提出利用液态金属纳米颗粒与PDMS的毛细相互作用自组装，单步可扩展制备动态变色纳米结构，并展示其在显示、传感和智能绷带等领域的应用。
2023-04-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Polarized exciton emission enhancement of monolayer MoS2 coupled with plasmonic Salisbury-type absorber
等离子体介导的二维原子过渡金属二硫属化物（TMD）中光-物质相互作用的操纵关键取决于等离子体纳米结构的设计，以实现TMD中的最大光场。在这里，一个金属-绝缘体-金属索尔兹伯里型完美吸收体被制作作为本地化的表面等离子体激元的发生器。实验观察到在金等离子体混合纳米结构顶部的单层（ML）MoS 2的显着的光致发光（PL）增强高达60倍。此外，PL线偏振可以接近激子发射峰附近的约60%，并且与激发激光的偏振无关。这种Salisbury型等离子体激元-激子杂化系统为基于TMD的光电子器件的发展开辟了一条新的途径。
2021-12-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Metallic nanostructures as electronic billiards for nonlinear terahertz photonics
金属纳米颗粒的光学性质通常被认为是等离子体激元，光和准自由电子的耦合状态。在这里，我们预测，纳米结构内部的电子限制导致另一种非常不同的共振类型，这决定了在明显低于等离子体共振的频率范围内的光学性质。我们表明，紧密放置的约束诱导共振通常加入到一个单一的复合“超共振”，在低频产生巨大的非线性。我们的模拟表明，这种非线性可以用于有效的下转换的光泵太赫兹和中红外频率的亚微米器件的基础上的纳米颗粒复合材料。我们讨论了这些量子限制引起的共振与传统的等离子体激元的相互作用，以及不寻常的量子能级统计，在这里适应的范例的电子台球理论。
2023-03-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon-Enhanced Second-Harmonic Generation in Atomically Thin Crystalline Silver Nanostructures
ICFO–Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究院）；University of Vienna, Faculty of Physics, Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ)（维也纳大学物理学院，维也纳量子科学与技术中心）；Center for Nanophotonics, NWO Institute AMOLF（纳米光子学中心，NWO AMOLF研究所）；Department of Physics, Dokuz Eylül University（德古兹埃勒大学物理系）；Centro de Física de Materiales CSIC-UPV/EHU and Materials Physics Center（CSIC-巴斯克国立大学物质物理学中心和材料物理中心）
本研究通过原子级薄晶体银薄膜中的量子限制与等离激元共振协同作用，实现了二次谐波产生的显著增强，为超紧凑非线性光学器件提供了可扩展方案。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmonic and photonic enhancement of chiral near fields
具有高度扭曲电磁场的手性近场建立了一座桥梁，以匹配手性分子和具有大尺寸差异的光波长。它能显著增强手性分子的圆二色性，在手性传感、检测、捕获等手性相关领域具有广阔的应用前景。表面等离子体具有突出的光捕获和电磁场集中能力。等离子体手性纳米结构促进光操纵以产生超手性近场。同时，纳米光子结构由于其独特的电磁共振特性，在获得强手征场方面引起了人们极大的兴趣。在光与手性物质相互作用过程中，手性近场不仅是光与手性分子相互作用的桥梁，而且也是手性分子光学活动的重要因素。本文综述了利用等离子体和光子纳米结构增强手性近场效应的最新研究进展。本文综述了手征电磁场的基本原理以及等离子体纳米结构和光子纳米结构在近场增强方面的研究进展。研究了增强手征近场的性质及其在手性分子探测、自旋轨道角相互作用和产生手征光学力等方面的应用。最后，我们讨论了当前的挑战，并提供了一个简要的展望这一领域。
2022-03-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Formation of Enhanced Uniform Chiral Fields in Symmetric Dimer Nanostructures
具有大光学手征性的手征场在手征分子分析、传感和其他测量中具有重要意义。等离子体纳米结构已经被提出来实现这样的超手性场，用于增强弱手性信号。然而，它们中的大多数不能提供接近结构的均匀手性近场，这使得这些纳米结构对于应用不是那么有效。等离子体螺旋纳米结构和封闭正方形已被证明可以提供均匀的手性近场，但结构制造是一个挑战。在本文中，我们表明，非常简单的等离子体激元二聚体结构可以提供均匀的手征场的间隙中的大增强的近电场和手征场的线偏振光照明下的二聚体轴的偏振在偶极共振。一个分析偶极子模型被用来解释这种行为理论。在整个带隙中获得了30倍的体平均手征场增强。通过改变二聚体轴的另一侧的极化，可以简单地获得具有相反旋向性的手征场。特别适用于少量手性分子的拉曼旋光测量和手性传感。
2015-09-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optimisation and Precision Tuning of Localised Surface Plasmon Resonance in AuFON Systems
Universidad de Pamplona-Colombia（潘普洛纳大学）；Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro, Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) - Universidad Nacional de Cuyo (UNCUYO)（巴里洛切原子中心与巴尔塞罗研究所，国家原子能委员会（CNEA）- 昆卡约国立大学 (UNCUYO)）；Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (INN-Bariloche), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)（纳米科学与技术研究所（INN-巴里洛切），国家科学研究委员会（CONICET)）
本文通过实验和数值模拟优化了AuFON系统中局域表面等离子体共振，揭示了纳米结构尺寸和入射光条件对共振模式的影响，从而增强了分子检测中的光学信号。
2026-05-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Bound state and non-Markovian dynamics of a quantum emitter around a surface plasmonic nanostructure
可以形成量子发射体（QE）和表面等离子体激元（SPP）之间的束缚态，其中QE部分稳定在其激发态。我们提出了一种计算负频率$ω$能级位移的一般方法，它是正频率$-ω$能级位移非共振部分的负值.我们还提出了一个有效的形式主义获得的激发态人口的长时间的价值，而不计算的束缚态的本征频率或执行的时间演化的系统，其中的概率振幅为激发态在稳定的极限是等于一减去在正的频率范围内的演化谱的积分。在得到上述两个量的基础上，我们证明了在束缚态存在的情况下，非马尔可夫衰变动力学可以用基于演化算符格林函数表达式的方法得到。提出了一个判别束缚态存在的一般判据。这些都是数值演示的QE位于纳米球周围，并在间隙等离子体纳米腔。这些发现在相干光-物质相互作用领域具有指导意义。
2019-08-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
DNA-based Self-Assembly of Chiral Plasmonic Nanostructures with Tailored Optical Response
在金属纳米结构中产生的表面等离子体共振可以用于定制电磁场。这种结构的精确空间排列可以产生令人惊讶的光学特性，这些特性在任何天然存在的材料中都没有发现。在这里，设计的活动出现在集体效应的单一组件配备有限的个人功能。通过常规光刻方法自上而下制造具有在可见光范围内的预先设计的光学响应的等离子体材料由于其有限的分辨率、缩放的复杂性以及将这些技术扩展到三维架构的困难而仍然具有挑战性。分子自组装提供了一种替代途径来产生这种材料，其不受上述限制的约束。我们演示了如何DNA折纸方法可以用来生产等离子体材料与定制的光学响应在可见波长。利用3D DNA折纸的组装能力，我们将空间精度为2 nm的金属纳米颗粒排列成纳米级螺旋。螺旋结构在溶液中以大规模平行的方式组装，并具有接近定量的产量。作为一个设计的光学响应，我们产生了巨大的圆二色性和光学旋转色散在可见光范围内，起源于集体等离子体激元-等离子体激元相互作用内的纳米螺旋。我们还表明，通过改变金属纳米颗粒的组成，可以通过可见光谱调谐的光学响应。观察到的效果与入射光的方向无关，并且可以通过设计在左手和右手方向之间切换。我们的工作展示了从精确设计的纳米组装生产复杂的散装材料，并突出了DNA自组装用于制造等离子体纳米结构的潜力。
2011-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Second-order quantum nonlinear optical processes in single graphene nanostructures and arrays
在单光子水平上实现非线性光学相互作用是近几年来的一项重要工作。大部分工作集中在实现强三阶非线性，例如通过使用单原子或其他量子发射体，而实现强二阶非线性的可能性仍未探索。在这里，我们描述了一种新的技术来实现这样的非线性使用石墨烯，利用强per-photon场与紧密限制的石墨烯等离子体结合空间非局域非线性光学相互作用。我们表明，在适当设计的石墨烯纳米结构，这些条件使一个单一的量子化的等离子体激元和纠缠的等离子体激元对之间的非常强大的内部下转换，或二次谐波产生的逆过程。一个单独的问题是如何观察到如此强的内部非线性，给定这些等离子体共振和自由空间辐射场之间名义上的弱耦合。一方面，通过使用集体耦合到辐射的纳米结构阵列，我们表明，内部的非线性可以表现为有效的频率转换的辐射场在极低的输入功率。另一方面，有效耦合到单个纳米结构的技术的发展将允许这些非线性过程在单个输入光子的水平上发生。
2015-08-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Multiple Excitation of Confined Graphene Plasmons by Single Free Electrons
我们发现，自由电子可以有效地激发掺杂石墨烯中的等离子体，每个电子的概率为一阶，更准确地说，我们预测在石墨烯纳米结构中的单个受限等离子体模式的多个激发。这些前所未有的大的电子等离子体激元耦合解释使用一个简单的标度定律，并进一步研究通过一般的量子描述的电子等离子体激元相互作用。从基本的观点来看，由单个电子激发的多个等离子体激元为探索这些集体模式的玻色子量子性质提供了独特的工具。我们的研究不仅为单电子多重激发单等离子体模式开辟了一条可行的道路，而且还揭示了石墨烯纳米结构是使用电子探针生产，检测和操纵等离子体的理想系统。
2013-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
The Impact of Bacteria Exposure on the Plasmonic Response of Silver Nanostructured Surfaces
本研究针对银纳米结构与大肠杆菌相互作用后的等离子体响应开展实验，发现细菌诱导的氧化溶解引发的颗粒形貌、结晶度变化会改变等离子体的光谱与动力学特征，为生物响应材料研究提供了新的生物物理标识。
2021-01-08 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph physics.optics
