Study of plasmon resonance in a gold nanorod with an LC circuit model
金纳米棒由于其可调谐的纵向等离子体共振而引起了人们极大的研究兴趣。然而，在对这种影响的理解方面几乎没有取得进展。一个主要的原因是，除了金属球和椭球体，光与纳米粒子之间的相互作用一般是不溶性的。本文提出了一种新的方案来研究金纳米棒的等离子体共振，其中纳米棒被建模为具有电感和电容的LC电路。得到的谐振波长不仅取决于纵横比，但也棒半径，表明自感和线性标度的击穿的重要性。此外，光的散射和吸收的截面已推导出解析，产生一个洛伦兹线形状的消光光谱。这一结果为我们对这一现象提供了新的见解。
2009-03-21 physics.optics
AgInSe2 Nanorods: A semiconducting material for saturable absorber
采用Z扫描和瞬态吸收技术研究了直径为15 nm的AgInSe 2纳米棒的非线性光学响应。在20 GW/cm 2的激发辐照度下，AgInSe 2 NR显示非线性吸收和光学克尔非线性饱和，恢复时间确定为几十皮秒。这种大的可饱和吸收和克尔非线性表现出1.2 × 10-8 esu的三阶极化率和0.04 esu.cm.s-1的品质因数，使得AgInSe 2 NR成为可饱和吸收器件的有希望的候选者。
2007-10-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.SI
Broadband resonances in ITO nanorod arrays
在纳米光子学社区中，存在关于通过与纳米棒阵列的共振的光的选择性吸收/光的散射的起源的活跃讨论。在这里，我们报告的谐振在有序的铟锡氧化物（ITO）纳米棒阵列的波导模式导致的研究。我们发现，只有2.4%的几何覆盖率，微米长度的纳米棒阵列强烈地与光相互作用，从可见光到中红外线的超宽波段，导致透射率低于10%。模拟结果与我们的实验观察结果非常吻合。由模拟得到的近场分布显示，在所有的共振下，电场主要集中在纳米棒的表面。理论分析，然后应用到解释的共振，它被发现，在可见光的共振是不同的，在红外。当光到达阵列时，光波的一部分通过纳米棒之间的自由空间传播，并且波的一部分在纳米棒内部被引导，并且棒相互作用的端部处的相位差形成可见光区域中的共振的基础;而红外中的共振是纳米棒两端之间的表面导波的法布里-珀罗共振。开发的简单的分析公式预测这些共振的光谱位置。这些信息可用于设计波长选择性光电探测器、调制器和纳米棒太阳能电池等设备。
2015-05-17 physics.optics
Small Gold Nanorods with Tunable Absorption for Photothermal Microscopy in Cells
在过去的十年中，单分子光学显微镜已成为解读细胞环境中复杂分子过程的黄金标准方法。[1-3]单分子荧光显微镜具有应用方便、灵敏度高、侵入性低和多功能等优点。然而，其具有与有机染料分子[4]和自体荧光蛋白[5-7]的光稳定性差以及与在活细胞应用的背景下半导体纳米颗粒的相对大的尺寸相关的一些缺点。[4，8，9]由于受限细胞区域中的空间位阻效应，功能性生物标志物的总体大小是任何成像方法的一般问题。具有高度光稳定性的小型红移纳米发射器目前还不可用，而它们将结合生物组织中最好的物理和光学穿透特性。虽然单分子吸收显微镜早期用于在低温下检测单分子[10]，但只有随着光热显微镜的出现[11，12]，吸收显微镜的实际应用才在单分子研究中得到发展。光热成像（PhI）
2017-11-13 physics.bio-ph physics.optics
Nanostructure analysis of InGaN/GaN quantum wells based on semi-polar-faced GaN nanorods
我们展示了一系列InGaN/GAN双量子阱纳米结构元件。我们在（0001）方向的蓝宝石衬底上生长了一层2 μm的未掺杂GAN模板。在顶部沉积100 nm的SiO2薄膜作为掩模图案层。然后用300 nm铝层覆盖该层作为阳极氧化铝（AAO）孔图案层。在草酸腐蚀之后，我们通过反应离子腐蚀将孔图案从AAO层转移到SiO2层。最后，我们利用金属有机化学气相沉积法生长出尺寸约为1.5 μm的GAN奈米棒。然后在GAN纳米棒衬底的半极性面上生长了两层InGaN/GAN双量子阱。然后，我们研究了GAN纳米棒半极性表面上形成的InGaN/GAN量子阱的特性。我们报告了以下研究结果：首先，使用具有重复孔图案的SiO2，我们能够生长直径约为80-120 nm的高质量GAN纳米棒;其次，光致发光（PL）测量使我们能够识别半极性面上InGaN/GAN量子阱的法布里-珀罗效应。我们计算了量子阱的腔厚度与获得的PL测量。最后，高分辨率TEM图像使我们能够研究GAN纳米棒上InGaN/GAN量子阱的晶格结构特征，并确定晶格结构中存在的影响GAN纳米棒生长机制的穿透位错。
2016-12-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Absorption and photoluminescence properties of coupled plasmon-exciton (plexciton) systems
激子是等离子体激元与激子相互作用产生的新的杂化能态。为了揭示激子和准激子的光学性质，我们发展了一个经典的振子模型来描述它们的行为。特别地，耦合壳，即，plexciton，理论上进行了详细研究。在强耦合下，吸收谱实现了电磁感应透明;仔细分析了模的分裂行为，发现分裂很大程度上取决于有效电子数和共振耦合;光致发光谱表明，弱耦合时谱形基本不变，强耦合时谱形发生很大变化;激子的发射强度被等离子体激元强烈增强，并且对于一般情况可以达到$10^{10}$量级。我们还展示了我们的模型和已发表的实验之间的比较，以验证其有效性。这一工作对于理解激子的机制和开发新的应用可能是有用的。
2022-07-10 physics.optics
Unified Treatment for Scattering, Absorption, and Photoluminescence of coupled Metallic Nanoparticles with Vertical Polarized Excitation
本文研究垂直偏振激发下两个耦合金属纳米颗粒的散射、吸收和光致发光光谱，揭示其三个耦合系数、正耦合项及峰蓝移等独特性质，并通过实验对比验证模型有效性。
2022-10-27 physics.optics
Mechanisms of chiral plasmonics -- scattering, absorption and photoluminescence
本文提出基于谐振子相互作用的模型，揭示强耦合金属纳米粒子在散射、吸收和光致发光中的手性来源及三项贡献因素。
2023-07-16 physics.optics
Optical detection of single non-absorbing molecules using the surface plasmon of a gold nanorod
目前用于单分子的光学检测方案需要光吸收，以产生荧光或直接吸收信号。这严重限制了可以检测到的分子的范围，因为大多数分子是纯折射的。金属纳米颗粒或介电共振器通过响应于折射率的局部扰动的共振位移来检测非吸收分子，但两者都没有达到单一蛋白质的灵敏度。迄今为止，最灵敏的等离子体传感器仅当等离子体位移被高度可极化的标记或通过颗粒表面上的局部沉淀反应放大时才检测到单个分子。在没有扩增的情况下，灵敏度仅允许单个分子的统计检测。在这里，我们展示了单分子的等离子体检测实时，而不需要标记或扩增。我们用灵敏的光热分析监测单个金纳米棒的等离子体共振，与最先进的等离子体传感器相比，灵敏度提高了约700倍。我们发现，传感器的灵敏度是固有的限制，由于光谱扩散的SPR。我们相信这是第一个纯粹通过折射率检测单个分子的光学技术，而不需要分子的光子吸收。金纳米棒的小尺寸，生物相容性和简单的表面化学性质可能为选择性和局部检测活细胞中的纯折射蛋白开辟了道路。
2012-01-27 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.optics
Comparative study on the uniform energy deposition achievable via optimized plasmonic nanoresonator distributions
等离子体纳米谐振器的核壳成分和纳米棒形状进行了优化，以调整其吸收截面最大值的短脉冲的中心波长。它们沿脉冲长度缩放目标的分布被优化，以最大化吸收率，相邻层之间的吸收差最小为标准。层分布的连续近似使得有可能确保几乎均匀的沉积能量分布，直到两个反向传播脉冲的最大重叠。基于较大的吸收率和较小的吸收率和能量分布的不确定性，核壳纳米谐振器覆盖纳米棒。然而，两种纳米谐振器分布的优化具有潜在的应用，其中有效和均匀的能量沉积是至关重要的，包括相变甚至融合。
2021-04-05 physics.optics
Temperature-dependent excitonic photoluminescence Excited by Two-Photon Absorption in Perovskite CsPbBr3 Quantum Dots
最近，卤化铅纳米晶（量子点）由于其优异的发光性能而被报道具有潜在的光伏和光电应用。本文研究了钙钛矿型CsPbBr_3量子点在80 ~ 380 K温度范围内的双光子吸收激发的激子光致发光。在室温下，双光子吸收系数高达0.085 cm/GW。双光子吸收激发的光致发光在~ 220 K温度以下出现线性蓝移（0.25meV/K），在380 K温度以下出现稳定的蓝移（4.4meV/K），涨落小于1 nm。这些现象与一般的半导体红移现象不同，可以用晶格膨胀和电子-声子耦合的竞争来解释，揭示了CsPbX 3量子点在220 - 380 K的大温度范围内具有强的非线性吸收和与温度无关的色度特性，这将为非线性光子学、光捕获和发光器件的研究提供新的机会。
2016-06-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Switching a plasma-like metamaterial via embedded resonant atoms exhibiting electromagnetically induced transparency
我们从理论上证明了当入射辐射的电场平行于纳米棒时，由对齐的金属纳米棒组成的超材料的等离子体样有效响应的控制。通过将这种超材料嵌入相干原子/分子介质中，例如浸没在钠蒸气中的银纳米棒阵列，我们可以使超材料在其等离子体频率以下的禁频区域透射。这种现象通过在背景介质中具有洛伦兹吸收体或其他相干过程（如受激拉曼吸收）来实现，其在谐振附近提供大的正介电常数，从而使有效介电常数为正。特别是，电磁感应透明等过程可以提供额外的控制来切换和调谐新的传输频带。
2009-08-22 physics.optics
Excitation transfer and luminescence in porphyrin-carbon nanotube complexes
通过“$π$ -堆积”实现了碳纳米管与水溶性卟啉（TPPS）的功能化。利用光吸收光谱、光致发光光谱和光致发光激发光谱研究了卟啉与纳米管的相互作用。吸附在纳米管上的卟啉的主要吸收线表现出120毫电子伏的红移，这是由于为了优化$π-π$相互作用的分子的扁平化。卟啉-纳米管复合物表现出强烈的猝灭的TPPS发射，而纳米管的光致发光强度增强时，激发激光与卟啉的吸收带共振。这揭示了从TPPS到碳纳米管的有效激发转移。
2007-12-21 physics.optics
Enhanced five-photon photoluminescence in subwavelength AlGaAs resonators
吸收光致发光的多光子过程已经实现了广泛的应用，包括三维微细加工、数据存储和生物成像。虽然双光子和三光子吸收和发光的应用已经相当成熟，但高阶光致发光过程由于其较低的效率，特别是在亚波长系统中，仍然更具挑战性。在这里，我们报告的观察它的五光子发光从一个单一的亚波长纳米天线在室温下启用米氏共振。我们在3.6 μ m左右激发AlGaAs谐振腔，观察到740 nm左右的光致发光。我们表明，在亚波长尺度的米氏多极模式的相互作用，可以提高至少四个数量级的五光子发光的效率，仅限于我们的探测器的灵敏度。我们的工作铺平了道路，高阶多光子过程的应用程序在亚波长尺度的米氏共振物理。
2023-01-09 physics.optics
Enhancement of the UV emission from gold/ZnO nanorods exhibiting no green luminescence
在发光半导体器件中的界面处的大的反射损耗导致它们的光发射和能量效率的显著降低。金属纳米颗粒（NP）表面涂层已经被证明可以增加从平面高折射率半导体表面的光提取效率。这种在Au NP涂覆的ZnO中的发射增强被广泛地归因于绿色（~ 2.5eV）深能级ZnO缺陷的参与，该缺陷激发NP中的局部表面等离子体，该表面等离子体非辐射衰减成热电子，该热电子返回到ZnO并辐射重组。在这项工作中，我们实现了6倍的增强的紫外线激子发射的ZnO纳米棒，涂覆有5 nm的金纳米颗粒，而没有ZnO缺陷的帮助。阴极发光（CL），光致发光（PL）和一种新的并发CL-PL技术，以及时间分辨PL光谱显示，在UV发射的增加是由于形成一个额外的快速激子弛豫路径，增加激子自发发射率。同时CL-PL测量排除了在发射增强过程中的电荷转移机制的存在。而时间分辨的PL结果证实了一个新的激子复合通道的存在，这是由于激子弛豫通过等离子体辅助激发快速非辐射Au带间跃迁。我们的研究结果表明，ZnO缺陷能级~ 2.5 eV是不需要促进金NP诱导增强的ZnO紫外发射。
2019-10-14 physics.app-ph physics.optics
Design and Analysis of Plasmonic-Nanorod-Enhanced Lead-Free Inorganic Perovskite/Silicon Heterojunction Tandem Solar Cell Exceeding the Shockley-Queisser Limit
本研究设计了一种以CsSnGeI₃为顶电池吸收层、c-Si为底电池吸收层的全无机无铅硅异质结叠层太阳能电池，集成锑化镓辅助吸收层与金纳米棒等离子体结构，模拟实现34.93%的效率，超越单结硅电池的Shockley-Queisser极限，为高效无毒光伏器件提供参考。
2025-07-30 physics.optics
Temperature behavior of the Optical Absorption and Photoluminescence Spectra of InP/ZnS Nanocrystals with a Stabilizing Polyvinylpyrrolidone-based Coating
本文论述了异双功能聚乙烯吡咯烷酮聚合物稳定的InP/ZnS胶体纳米晶体的光学性质的研究工作的结果。我们分析了样品在不同浓度溶液和沉积膜中的吸收光谱和光致发光谱，以及它们在6.5 - 296 K温度范围内的温度变化规律。已经观察到激子光学带的不均匀加宽与纳米晶体尺寸的宽分布有关。激子吸收和发射最大值的温度漂移已被发现是由于与声学声子的相互作用。结果表明，缺陷相关发光的猝灭是通过核壳界面处磷原子悬挂键的局部能级实现的，激子发光的温度稳定性由ZnS壳层的厚度决定。
2023-01-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Evanescent absorption spectroscopy of transition metal dichalcogenide materials using guided photoluminescence in Si$_3$N$_4$ photonic waveguides
University of Barcelona（巴塞罗那大学）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and BIST（加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所（ICN2），西班牙国家研究委员会和巴塞罗那理工大学）；Warsaw University of Technology（华沙理工大学）
提出一种无源片上倏逝吸收光谱技术，利用Si$_3$N$_4$波导的缺陷发光作为内探针，测量集成在波导上的MoS$_2$和WS$_2$薄片的吸收特性，无需外部光源。
2026-07-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Modified Coupled-mode Theory for the Absorption in Plasmonic Lattices
针对嵌有光致发光吸收体的等离子体纳米颗粒阵列，提出并数值验证修正耦合模理论，以区分纳米颗粒与吸收体的吸收分量并解释材料相关共振差异。
2024-06-03 physics.optics
Nanophotonic enhanced two-photon excited photoluminescence of perovskite quantum dots
全无机CsPbBr 3钙钛矿胶体量子点最近已成为各种光电应用的有前途的材料，其中包括多光子泵浦激光。然而，这种多光子过程通常需要高辐照度水平。增强多光子吸收的一种策略是利用光子纳米结构的高局部光强度。本文研究了硅光子晶体平板上CsPbBr 3钙钛矿量子点的双光子激发光致发光。通过使用脉冲近红外激光束的光学共振的系统激发，我们观察到双光子泵浦的光致发光的增强超过一个数量级时，使用体硅膜相比。实验和数值分析允许将这些发现与纳米结构硅表面上的近场增强效应相关联。结果表明，一个有前途的方法，显着降低所需的辐照度水平的多光子过程中的应用，如低阈值激光，生物医学成像，照明和太阳能的优势。
2018-08-03 physics.optics
On the transition from photoluminescence to thermal emission and its implication on solar energy conversion
光致发光（PL）是光与物质相互作用的一种基本现象，通常涉及高能光子的吸收、热化和红移光子的发射。相反，在光制冷中，低能光子的吸收之后是高能光子的吸热PL。这两个方面的研究主要集中在热布居远弱于光子激发的情况下，模糊了PL和热发射的普遍性。在这里，我们实验研究吸热PL在高温下。根据理论，我们表明如何PL光子速率守恒随着温度的增加，而每个光子是蓝移。温度的进一步上升导致突然转变为热发射，其中光子速率急剧增加。我们还展示了吸热PL如何在相似的温度下产生比热发射多几个数量级的高能光子。依靠这些观察，我们提出并从理论上研究了热增强PL（TEPL）的高效太阳能转换，热力学效率限制为70%。
2014-12-22 cond-mat.stat-mech physics.optics
Background-free quasi-steady-state photoinduced absorption spectroscopy by dual optical modulation
我们提出了一种简单而廉价的方法来测量无背景光诱导吸收光谱，通过实施双光调制方案。我们的目标是测量准稳态吸收光谱的长寿命的光激发，如极化子和三重态激子在有机半导体，当样品的光致发光是强的光诱导吸收信号相比。在我们的仪器中，我们在激发材料之前用机械斩波器调制频率为$f_{pu}$的连续波激光。我们测量透射率的分数变化的样品与可调谐的单色探针源调制在一个频率$f_{pr}$，并与数字锁相放大器在一个参考频率$f_{ref} = f_{pu} + f_{pr}$。我们使用一个简单的自制电子电路来产生锁相放大器的参考正弦波，该电路产生它们的和频信号。该方案允许测量由频率为$f_{pu} + f_{pr}$的泵浦激光引起的样品透射率的分数变化，而没有频率为$f_{pu}$的寄生信号，例如样品的光致发光或泵浦激光散射。我们通过测量一种高度发光的半导体聚合物聚（9，9-二辛基芴-co-苯并噻二唑）在10.K下的光致吸收光谱来证明这种方法的能力。我们比较这个测量有利的是，通过简单的调制后，减去占主导地位的光致发光背景的泵浦激光。
2010-07-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Correlative Study of Enhanced Excitonic Emission in ZnO Coated with Al Nanoparticles using Electron and Laser Excitation
金属纳米粒子（NP）表面涂层是已知的，以显着提高紫外线发光强度的ZnO。尽管普遍认为金属NP中的共振激发的局域表面等离子体（LSP）可以直接耦合到半导体中的激子，从而增加它们的自发发射速率，但是目前还没有完全理解这种现象中涉及的确切机制。在这项工作中，LSP激子耦合的ZnO单晶和ZnO纳米棒涂有2 nm的铝层已被研究使用相关的光致发光和深度分辨阴极射线发光和时间分辨光致发光光谱。从10 K到250 K的温度分辨阴极发光和光致发光测量表明，在80 K时，自由激子（FX）发射的增强因子高达12倍。FX耦合更有效地在铝的LSP相比，本地化的施主结合激子。此外，观察到LSP相对于FX的强极化依赖性，其中较高增强的FX跃迁在与入射激发的电场相同的方向上极化。这些结果表明，选择性增强的紫外激子PL在ZnO中可以实现通过仔细排列的ZnO的晶轴相对于激发源的电矢量。
2019-08-16 physics.app-ph physics.optics
Efficiency Enhancement in Organic Solar Cells by Incorporating Silica-coated Gold Nanorods at the Buffer/Active interface
通过在空穴传输层和有源层之间的界面处引入二氧化硅包覆的金纳米棒（Au@SiO2 NRs），由于等离子体效应，可以极大地改善有机太阳能电池（OSC）的性能。二氧化硅壳层阻碍了金纳米棒在乙醇溶液中的聚集效应以及金纳米棒表面的严重电荷复合，否则当在与活性材料接触的位置掺入金纳米棒时，会导致开路电压的严重降低。结果，在保持高开路电压的同时，优化的等离子体激元OSC具有增加的短路电流，并且相应地具有提高的功率转换效率，增强因子为~ 11%。通过形态学、电学、光学等表征，结合理论模拟，系统分析了Au@SiO2纳米棒提高OSC性能的原因。研究发现，吸收的宽带增强是导致短路电流密度增加的主要原因，而吸收的宽带增强又导致了有源层激子产生的宽带增强。模拟结果表明，单个NR的横向和纵向表面等离子体共振的激发以及它们的相互耦合可以在NR附近产生强电场，从而改善有源层中激子的产生分布。在空穴传输层和活性层之间的界面处并入Au@SiO2 NR也改善了OSC中的空穴提取。
2015-04-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Waveguide-Integrated Mid-Infrared Plasmonics with High-Efficiency Coupling for Ultracompact Surface-Enhanced Infrared Absorption Spectroscopy
波导集成等离子体是一个不断发展的领域，在可见光和近红外线领域有许多创新概念和演示设备。在这里，我们将这项工作扩展到中红外表面增强红外吸收（SEIRA），光谱方法探测分子振动小体积和薄膜的应用。建立在绝缘体上硅（SOI）波导平台上，两个关键的等离激元结构SEIRA有用的研究使用计算建模：金纳米棒和同轴纳米孔。我们发现，由于我们的结构阵列和高达40%，从一个单一的谐振器在近衍射限制区域的谐振下降80%。使用来自聚（甲基丙烯酸甲酯）和十八烷基乙醇自组装单层的模拟SEIRA信号来评估每个结构。我们提出的平台允许一个紧凑的，片上SEIRA传感系统，具有高效的波导耦合中红外。
2018-05-03 physics.app-ph physics.optics
Third Harmonic Generation And Photoluminescence Measurements in Zinc Oxide And Aluminum doped Zinc Oxide Thin Films Grown by Atomic Layer Deposition
本文实验研究原子层沉积掺铝氧化锌薄膜的禁带、波长依赖三次谐波与单光子光致发光，发现最高4%弱掺杂可使三阶非线性响应较未掺杂样品数倍增强。
2023-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Probing Excitons in Ultrathin PbS Nanoplatelets with Enhanced Near-Infrared Emission
强量子限制的二维胶体PbS纳米片（NPL）是近红外光电应用中非常有趣的材料。在这里，我们使用超快瞬态光吸收光谱研究的特性和动力学的光激发激子在PbS NPL的立方（岩盐）结构。NPL在接近室温下由油酸铅和硫脲前体合成，并且显示在680 nm（1.8 eV）处的光吸收起始以及在720 nm（1.7 eV）处的光致发光。通过在合成后步骤中用CdCl 2处理PbS NPL，其光致发光量子产率从1.4%强烈增强到19.4%。表面处理导致结构中铅与硫的比率增加以及相关的非辐射复合减少。激子-声子相互作用在原始和氯化镉处理的PbS NPL在1.8和2.2太赫兹的频率是明显的相干振荡在测得的瞬态吸收光谱。这项研究是解开和控制IV-VI族半导体NPL的光学性质的重要一步。
2020-11-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Decoupling Bimolecular Recombination Mechanisms in Perovskite Thin Films Using Photoluminescence Quantum Yield
提出一种解析模型，通过光致发光量子产率解耦钙钛矿薄膜中内部、外部辐射及非辐射双分子复合系数，并预测各机制效率损失，为光伏研究提供可靠方法。
2023-06-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Light-Addressable Smart Nanostructures via Resonant Nanoheating
本文提出一种利用共振纳米加热实现光寻址智能纳米结构的方法，通过激光控制聚合物坍缩与再水化，实现纳米尺度化学反应的可逆选择性调控，为高分辨率图案化提供新途径。
2025-08-08 cond-mat.soft physics.optics
