Interactions of nanorod particles in the strong coupling regime
纳米棒二聚体中的等离子体激元耦合遵循普适等离子体激元尺方程的指数尺寸依赖性。然而，最近表明，这种模型在短纳米棒距离下不成立（Nano Lett. 2009，9，1651）。在这里，我们研究了纳米棒耦合在各种情况下，包括纳米棒二聚体的不对称长度和对称的二聚体与不同的间隙宽度。非对称纳米棒二聚体导致两种等离子体激元模式：一种是吸引的低能模式，另一种是排斥的高能模式。使用一个简单的耦合LC谐振器模型，二聚体共振的位置已被确定解析。此外，我们发现，对称的圆柱形（或矩形）纳米棒二聚体的等离子体激元耦合是唯一的（有效）杆半径，而不是杆长度缩放的间隙宽度。提出了一种不使用拟合参数的等离子体元规则方程，与FDTD计算结果吻合较好。该方法也被扩展到研究线性链的金纳米棒颗粒的等离子体波引导。场衰减长度可达2700 nm，横模尺寸约为50 nm（~波长/28）。
2010-11-05 cond-mat.mes-hall
Guided plasmons in graphene p-n junctions
石墨烯中电子和空穴的空间分离引起局限于边界区域的等离子体波的存在。发展了电子空穴液体流体动力学中的这种引导等离子体激元模式的理论。当等离子体激元波长小于带电畴尺寸时，等离子体激元色散为ω~ q^（1/4）。通过外加电场可以很容易地控制等离子体导模的频率、速度和传播方向。在有磁场存在的情况下，得到了附加的无带隙磁等离子体激元激发谱。我们的研究结果表明，石墨烯是一种很有前途的纳米等离子体材料。
2010-04-16 cond-mat.mes-hall
One-dimensional plasmons confined in bilayer graphene p-n junctions
石墨烯的无间隙光谱允许利用外部面内电场容易地空间分离电子和空穴。引导的集体等离子体激元模可以沿分离线传播，其振幅随距离的增加而衰减，其频谱和传播方向可以通过面内电场的强度和方向来控制。在双层石墨烯的情况下，可以通过在电子的带谱中打开间隙的垂直电场进行额外的控制。利用带电电子液体的流体力学研究了双层pn结中的引导等离子体激元谱。
2012-05-21 cond-mat.mes-hall
Plasmons in nanoscale metal junctions: optical rectification and thermometry
我们同时使用电子输运和光学特性的测量，揭示了新的信息，电子和光学过程中制造的电迁移纳米结。通过比较电子隧穿和光电流，我们可以推断出由结的等离子体激元响应产生的光频电势差。结合测量的隧穿电导，我们可以确定结内的局部增强电场。在含有分子的类似结构中，反斯托克斯和斯托克斯拉曼发射使我们能够推断出有效的局部振动和电子温度作为直流电流的函数，检查纳米尺度上的加热和耗散。
2011-07-06 cond-mat.mes-hall
Shot Noise and Full Counting Statistics from Non-equilibrium Plasmons in Luttinger-Liquid Junctions
考虑了一个量子线双结系统，每个量子线段都用无自旋Luttinger模型描述，并从理论上研究了该系统在顺序隧穿机制下的散粒噪声。我们发现，非平衡的等离子体激元激发在中心线段产生质的不同的行为相比，平衡等离子体激元的情况下。特别地，散粒噪声被它们大大增强，并且超过泊松极限。我们表明，增强可以解释几个载流过程的出现，如果通道有效地崩溃到一个由于，{ \em例如}，快速等离子体激元弛豫过程。
2005-03-17 cond-mat.mes-hall
Anti-crossing properties of strong coupling system of silver nanoparticle dimers coated with thin dye molecular films analyzed by classical electromagnetism
等离子体激元纳米颗粒（NP）二聚体表现出超灵敏表面增强共振拉曼散射的等离子体激元和分子激子之间强耦合的证据是在耦合共振中观察到反交叉。然而，这是不容易的实验调谐等离子体共振这样的二聚体的观察。在这项工作中，我们从理论上研究了二聚体的抗交叉性能的染料薄膜的厚度大于0.1 nm，间隙距离大于1.2 nm，根据经典的电磁原理。这些二聚体的等离子体共振光谱强烈地受到它们与染料分子的激子共振耦合的影响。二聚体光谱变化的膜厚度依赖性与银的椭圆形纳米颗粒的比较表明，偶极等离子体局域化的二聚体间隙耦合的分子激子的膜比偶极等离子体的椭圆形纳米颗粒强得多。此外，研究了通过改变周围介质的形貌和折射率来调谐等离子体共振时耦合共振的反交叉。观察到的光谱变化的椭圆形纳米粒子清楚地表现出反交叉特性，然而，二聚体的反交叉行为是更复杂的，由于强耦合的偶极子和高阶等离子体与多个分子激子。我们发现，二聚体的反交叉清楚地证实了耦合共振的折射率依赖性。
2019-11-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spatio-spectral metrics in electron energy loss spectroscopy as a tool to resolve nearly degenerate plasmon modes in dimer plasmonic antennas
针对EELS难以解析二聚体天线近简并等离激元模式的问题，提出同时利用光谱和空间敏感性的度量方法，成功识别并确定了多个模式的能量，提升了信息提取能力。
2023-02-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Independent engineering of individual plasmon modes in plasmonic dimers with conductive and capacitive coupling
本研究结合电子能量损失谱、光学光谱和数值模拟，发现纳米粒子二聚体中强杂化和弱杂化模式共存且对结性质依赖不同，从而实现单个等离激元天线中各模式的独立调控，并利用Babinet原理重建电近场和磁近场分布。
2019-05-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quantum Plasmonics: Nonlocal effects in coupled nanowire dimer
利用全量子力学方法研究了耦合纳米线二聚体的光学响应。该系统的平移不变性允许应用时间相关的密度泛函理论的等离子体二聚体的最大尺寸考虑到目前为止在量子计算。从经典的电磁计算的结果的基础上本地和非本地的流体动力学响应，以及与最近开发的量子校正模型的结果进行详细的比较。我们发现，电子隧穿和动力学屏蔽是决定系统中等离子体激元模和场增强的主要非局域量子效应。在小的结尺寸的电子隧穿帐户允许在经典框架内的量子结果的半定量描述。我们还讨论了经典的治疗方法的缺点，使用非局部介电常数的基础上的流体动力学模型。最后，屏蔽电荷密度的实际位置的等离子体标尺应用的影响被证明。
2013-02-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electrically Driven Hot-Carrier Generation and Above-threshold Light Emission in Plasmonic Tunnel Junctions
当发射的光子具有显著高于入射电子的能量标度时，来自等离子体隧道结的超阈值光发射最近吸引了纳米光学的兴趣，而潜在的物理机制仍然难以捉摸。我们研究了电迁移隧道结中的阈值以上光发射。我们对大量设备的测量表明，光子产率（每入射电子发射的光子）对材料的依赖性很大，高达四个数量级。这种戏剧性的效果不能解释仅仅由辐射场增强效应，由于在隧道间隙中的局域等离子体激元。发射是很好地描述了玻尔兹曼光谱的有效温度超过2000 K，耦合到一个等离子体修改的光子态密度。的有效温度是近似线性的施加的偏置，与建议的理论模型，其中热载流子产生的电激发局域等离子体激元的非辐射衰变一致。电驱动的热载流子产生和相关的非传统光发射可以为活性光化学，光电子学和量子光学开辟新的可能性。
2020-05-27 cond-mat.mes-hall
Hydrodynamic acoustic plasmon resonances in semiconductor nanowires and their dimers
从金属等离子体激元学已知的流体动力学Drude模型也适用于尺寸在单粒子量子限制和体之间的半导体结构。但与金属相反，对于半导体，可能必须考虑两种或更多种类型的等离子体，以便正确描述它们的等离子体特性。在这种结合分析和计算的研究中，我们探讨了最近提出的双流体动力学Drude模型的等离子体半导体纳米线的光学性质的预测，特别是热激发InSb纳米线。我们专注于低频声表面和体等离子体共振，这是这个模型的独特指纹，尚未观察到。我们确定这些共振的光谱单纳米线的基础上分析计算，他们是在我们的数值实现的模型完全一致。对于纳米线的二聚体，我们预测的消光截面和声学局域表面等离子体共振场增强，这使得它的观察在二聚体的大幅增加更有可能。
2019-05-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electronic temperature and two-electron processes in overbias plasmonic emission from tunnel junctions
金属纳米结构中电子温度的准确测定对于许多技术应用至关重要，如等离子体增强催化或光刻纳米纤维程序。在这封信中，我们证明了电子温度可以准确地测量隧道等离子体纳米腔中的隧道电致发光发射边缘的形状，它遵循一个普遍的热分布与偏置电压作为光子种群的化学势。电子和晶格温度之间的显着偏差被发现低于30 K的隧道电流大于15 nA。这种偏差被合理化为两电子过程的结果，其中第二电子激发具有反映第一隧穿事件之后的较高温度的能量分布的等离子体振子模式。这些结果消除了长期存在的争议的性质过偏压发射隧道结，并增加了一个新的方法来确定电子温度和准粒子动力学。
2021-02-22 cond-mat.mes-hall
Resonant plasmonic terahertz detection in graphene split-gate field-effect transistors with lateral p-n junctions
我们评估了基于场效应晶体管（FET）的谐振太赫兹（THz）探测器，所述场效应晶体管（FET）具有分裂栅极、电诱导横向pn结、均匀石墨烯层（GL）或穿孔（在pn结耗尽区）石墨烯层（PGL）沟道。穿孔耗尽区形成纳米结构或纳米带的阵列，从而为空穴和电子创建势垒。GL-FET和PGL-FET检测器的操作与通过沟道的p和n部分中的束缚等离子体激元振荡的激发而增强的横向pn结两端的ac电流的整流相关联。使用开发的器件模型，我们发现GL-FET和PGL-FET探测器的特性。这些探测器可以在接近等离子体共振频率的THz辐射频率处表现出非常高的电压响应度。这些频率可以有效地进行电压调谐。我们表明，在PL-FET探测器的电流整流的主导机制是由于隧穿非线性，而在PGL-FET探测器的电流整流主要是与电子过程。由于PGL-FET检测器中的pn结电导低得多，它们的谐振响应可以比对应于相当高的检测器响应度的GL-FET检测器中显著得多。
2016-04-18 cond-mat.mes-hall
Topological plasmons in dimerized chains of nanoparticles: robustness against long-range quasistatic interactions and retardation effects
我们提出了一个简单的模型，在一个二聚链的球形金属纳米粒子，拓扑非平凡的纳米等离子体系统的一个基本的例子集体等离子体。考虑到整个链的长程准静态偶极相互作用，我们提供了一个精确的解析表达式的集体等离子体激元的完整的准静态能带结构。Zak相位的明确计算证明了系统的拓扑物理对包含长程库仑相互作用的鲁棒性，尽管破缺了手征对称性。使用一个开放量子系统的方法，其中包括通过等离子体激元-光子耦合延迟，我们继续分析评估所产生的等离子体激元光谱的辐射频移。明亮的等离子体激元带经历依赖于尺寸的辐射位移，而暗带基本上不受光-物质耦合的影响。值得注意的是，上横向偏振带呈现对数奇点，其中准静态光谱与光锥相交。在波矢量远离这个交叉点和亚波长纳米粒子，等离子体-光子耦合只导致定量重建的能带结构和拓扑保护状态的边缘的第一布里渊区基本上不受影响。
2018-10-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tailoring optical response of a hybrid comprising a quantum dimer emitter strongly coupled to a metal nanoparticle
我们从理论上研究了由对称量子二聚体发射体耦合到金属纳米颗粒（MNP）的纳米混合物的光学响应。在二聚体中的激子跃迁和MNP中的等离子体激元之间的相互作用导致复合材料的光强度和吸收光谱的输入-输出特性中的新颖效应，我们在线性和非线性制度中进行研究。我们发现激子-等离子体杂化导致了单激子跃迁的光学双稳和光学滞后，而双激子跃迁的激发增强。后者导致使系统饱和所需的场强显著降低。在线性区域中，折射光谱具有色散（类Fano）线形。该光谱的光谱位置和形状取决于二聚体的单激子共振相对于等离子体共振的失谐。在将施加的场强度增加到非线性区域时，吸收光谱中的Fano状奇异性被涂抹并且由于二聚体的饱和而消失，这导致MNP占主导地位的光谱。上述效应，我们提供物理解释，允许一个定制的Fano形状的吸收光谱，通过改变失谐或输入功率。
2015-08-18 cond-mat.mes-hall
Aharonov-Casher Effect for Plasmons in a Ring of Josephson Junctions
在一维闭合的约瑟夫森结阵列中，相位滑移混杂了持续电流态（PCS）和激发的等离子体激元分支。穿过阵列的不同结的相位滑移之间的干涉使得杂化对包括阵列的超导岛的电荷敏感。这又导致了等离子体的Aharonov-Casher效应，在没有相位滑移的情况下，等离子体对岛电荷不敏感。
2013-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dynamical Coulomb blockade theory of plasmon-mediated light emission from a tunnel junction
电子的非弹性隧穿可以产生光子的发射，光子的能量直观地受到所施加的偏置电压的限制。然而，实验表明，涉及电子与等离子体激元的相互作用的更复杂的过程导致具有过偏压能量的光子发射。我们最近在Phys.Rev.Lett中提出了这种观察的模型。\textbf{113}，066801（2014），类似于最初为处理介观电路中的电磁环境而开发的动态库仑阻塞。该模型描述了两个电子与局部等离子体极化激元模式相互作用的相关隧穿，由谐振电路表示，并表明过偏压发射是由于非高斯波动。在这里，我们扩展我们的模型来研究在有限温度下的过偏压发射。我们发现，热拖尾强烈掩盖了过偏压发射。因此，相关隧穿过程的检测需要远低于偏置能量$eV$和等离子体激元能量$\hbarω_0$的温度$k_BT$，该条件幸运地通过实验实现。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall
Dark plasmons in hot spot generation and polarization in interelectrode nanoscale junctions
相邻金属纳米结构之间的纳米级间隙在照射时产生非常大的场增强，称为“热点”。通常已知具有跨间隙（沿着颗粒间轴）偏振的电场的入射光诱导最强的表面增强拉曼光谱（SERS）增强。然而，在这里，我们表明，对于位于纳米线连接扩展的Au电极内的纳米间隙，最大的增强和所得的SERS发射发生时，入射光的电场沿间隙（横向于电极间轴）偏振。这种令人惊讶的和违反直觉的偏振依赖性的结果，从一个强的偶极等离子体振子模式，共振横向跨越纳米线，耦合与暗多极模式所产生的微妙的内在不对称的纳米间隙。这些模式产生高度可再现的SERS增强，至少比这些结构中的纵模大一个数量级。
2013-03-25 cond-mat.mes-hall
Aluminum Nanoparticles with Hot Spots for Plasmon-Induced Circular Dichroism of Chiral Molecules in the UV Spectral Interval
具有热点的等离子体纳米晶体能够将光能定位在小空间中。在这样的物理系统中，分子和等离子体激元之间的近场相互作用可以变得特别强。本文考虑了纳米颗粒二聚体和手性生物分子的情况。在我们的模型中，一个手性分子被放置在两个等离子体纳米粒子之间的间隙中，在那里发生电磁热点。由于许多重要的生物分子在紫外光中具有光学跃迁，因此我们考虑铝纳米颗粒的情况，因为它们在蓝色和紫外光谱区间提供了强烈的电磁增强。我们的计算表明，由手性分子和铝二聚体组成的复合物在等离子体光谱区表现出很强的CD信号。与标准的Au和Ag纳米晶体相比，Al系统可以在典型的生物分子的光学跃迁和纳米晶体的等离子体带之间具有好得多的光谱重叠。总体而言，我们发现与其他常用研究的等离子体和介电材料相比，用作CD天线的Al纳米晶体表现出独特的特性。在这项研究中研究的等离子体系统可以潜在地用于传感生物分子的手性，这是感兴趣的应用，如药物开发。
2017-04-18 cond-mat.mes-hall
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
Fano Resonance Induced Anomalous Collective Hotspots in Metallic Nanoparticle Dimer Chains
在金属纳米结构中，由于局域表面等离子体激元（LSP）而产生的具有强近场的热点具有各种应用，例如表面增强拉曼散射（SERS）。周期性金属纳米结构中LSP之间的长程库仑耦合可能导致有趣的集体效应。本文研究了一维金属纳米粒子二聚体链中局域场增强和集体等离子体共振的联合效应。研究发现，间隙中强的近场和金属纳米颗粒间的远场相互作用导致了具有电磁场双重增强的反常集体热点。特别地，入射场和感应内场之间的干涉导致了Fano型效应，伴随着Wood反常相关的相消干涉和宽度极窄的强共振。我们的系统研究表明，局域结构和全局结构之间的相关性对聚集点有重要影响，当入射场极化方向平行于二聚体长轴时，二聚体的最佳取向（相对于链方向约60°）可获得最大的能隙场增强.
2016-02-16 cond-mat.mes-hall
Plasmon-assisted resonant tunneling in graphene-based heterostructures
我们发展了石墨烯-绝缘体-石墨烯异质结构中电子隧穿伴随载流子-载流子散射的理论。由于库仑相互作用的动态屏蔽作用，如果传递的能量和动量与表面等离子体的能量和动量相对应，则散射辅助隧穿会共振增强。我们揭示了这种等离子体辅助隧穿的石墨烯隧道结的电流-电压曲线和等离子体发射光谱的可能的实验表现。我们发现，非弹性电流和等离子体激元发射率有尖锐的峰值电压提供相等的能量，动量和群速度的等离子体激元和层间单粒子激发。这种共振的强度，我们称之为等离子体共振，受到层间扭曲和等离子体寿命的限制。等离子体激元辅助隧穿的开始也可以通过在低温下的结$I(V)$曲线中的尖点来标记，并且这种隧穿的阈值电压弱地依赖于载流子密度并且在层间扭曲的存在下持续。
2017-06-16 cond-mat.mes-hall
Plasmon resonance in a sub-THz graphene-based detector: theory and experiment
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）
研究亚太赫兹辐射下双层石墨烯晶体管中光电压的产生机制，揭示了热电效应和二维等离子体共振的实验与理论分析。
2025-11-10 cond-mat.mes-hall
Particle Size-Dependent Onset of the Quantum Regime in Ideal Dimers of Gold Nanospheres
我们报告的纳米粒子尺寸依赖的量子隧穿电子在三个不同尺寸（30，50和80 nm）的高度均匀的金纳米球二聚体的亚纳米间隙的发病。对于精确的等离子体激元，通过一系列烷二硫醇接头（C2-C16）在单个C-C键的水平上系统地控制间隙距离。相应的单粒子散射光谱表明，对于较大的二聚体的量子效应的发病发生在较大的间隙距离：C6为80 nm，C5为50 nm，和C4为30 nm的二聚体。二维非局域和量子校正模型（QCM）计算揭示了这一实验观察的物理起源：由于间隙中更大的有效导电体积，较大颗粒的较低曲率导致更高的隧穿电流。我们的研究结果有可能影响的情况下，精确的几何控制等离子体特性是至关重要的，如在混合（分子-金属）和/或量子等离子体器件。
2021-10-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Energy transfer channels of the plasmon excitation process in STM tunnel junctions
我们研究了扫描隧道显微镜针尖和金属衬底之间的间隙等离子体激元的衰减，激发的非弹性隧穿电子。隧穿电子的激发能量分为电阻耗散和电磁辐射两大类，它们又可以进一步分为四个不同的通道，包括针尖上的SPP通道、衬底上的SPP通道、空气模式通道和直接猝灭通道。我们发现，大部分的激发能量去表面等离子体激元的金属STM针尖，而不是在基板上。尖端直接淬火也占相当大的比例，特别是在高频区。
2017-10-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nonequilibrium plasmons and transport properties of a double--junction quantum wire
从理论上研究了量子线双势垒结构的电流-电压特性、散粒噪声和全计数统计特性。我们用一种无自旋的Luttinger液体来模拟每一段导线。在顺序隧穿方法中，我们使用主方程描述系统的动力学。我们发现，在有限的偏置的非平衡分布的等离子体激元在中心线段导致增加的平均电流，增强的散粒噪声，和充分的计数统计对应于一个超泊松过程。这些影响是特别明显的强相互作用政权，而在非相互作用的情况下，我们恢复早先使用细致平衡参数获得的结果。
2005-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Plasmonic Modes in hybrid Josephson Junction Arrays
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；CNR - Istituto Officina dei Materiali (IOM)（国家研究委员会材料研究所）
该研究通过微波表征测量外延Al-InAs量子阱上的约瑟夫森结阵列，利用低能等离激元模式提取结参数，并展示了其在面外磁场下的可调性，为量子电路和高电感应用提供支持。
2026-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Interaction Effects on the Magneto-optical Response of Magnetoplasmonic Dimers
从理论上研究了偶极-偶极相互作用对磁等离子体二聚体磁光性质的影响。二聚体的金属组分的特定等离子体与磁等离子体性质以及它们在二聚体内的特定位置对这些性质的确定起着至关重要的作用。我们发现，它是可能的，以产生一个诱导的MO活动在一个纯粹的等离子体成分，甚至大于MO的一个，因此占主导地位的整体MO光谱依赖的系统。对于特定的光谱区域，这些组分的充分堆叠可以允许在具有减少量的MO金属的系统中获得更大的MO活性，因此具有更低的光学损耗。理论结果进行了对比，并与选定的结构的实验证实。
2014-04-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Giant circular dichroism of a molecule in a region of strong plasmon resonances between two neighboring gold nanocrystals
我们报道了插入等离子体热点的分子的巨圆二色性。天然存在的分子和生物分子通常在UV范围内具有CD信号，而等离子体纳米晶体在可见光谱区间内表现出强等离子体共振。因此，手性分子的激发和等离子体共振通常是非共振的。尽管如此，我们从理论上证明，它是可能的，以创建强增强的分子CD利用等离子体激元。这项任务是双重挑战，因为它需要在可见光区的分子CD的创建和增强。我们证明了这种效果的模型，其中包括一个手性分子和等离子体激元二聚体。等离子体CD的相关机制来自库仑相互作用，该相互作用在等离子体热点中被极大地放大。
2012-09-28 cond-mat.mes-hall
Exact theory of edge diffraction and launching of transverse electric plasmons at two-dimensional junctions
本文针对电场沿边缘极化的二维电子系统结处电磁波衍射问题得到精确解，分析金属接触与终端边缘特性，揭示电容型电导率下入射波激发TE等离子体激元的规律及振幅随阻抗变化的幂律特性。
2024-12-12 cond-mat.mes-hall physics.optics physics.plasm-ph
Photonic p-n Junction: An Ideal Near-Field Heat Flux Modulator
利用一对由纳米级真空间隙隔开的p型和n型半导体，我们介绍了一种光电子元件原型，“光子pn结“，作为电子pn结的模拟物，它被证明是一种理想的近场热流调制器。高调制性能依赖于三种基本光子-载流子相互作用模式（即，表面等离子激元、对称耗尽内部等离子激元和对称累积表面等离子激元），这是由在可调偏压下表面附近的空穴和电子密度的变化引起的。该原型不仅为纳米尺度下的非接触式热管理提供了新的思路，而且为设计处理等离子体激元携带信息的光电子器件提供了新的思路。
2022-05-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Giant near-field nonlinear electrophotonic effects in an angstrom-scale plasmonic junction
Institute for Molecular Science, National Institutes of Natural Sciences（国立自然科学研究所分子科学研究所）；Graduate Institute for Advanced Studies, SOKENDAI（综合研究大学院大学）
通过亚埃尺度等离子体接合处实现低电压下的巨量近场非线性电光效应增强。
2025-11-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Terahertz Magnetoplasmon Energy Concentration and Splitting in Graphene PN Junctions
研究了太赫兹等离激元和磁等离激元沿电掺杂和化学掺杂石墨烯pn结的传播。它示出，这样的结支持非互易磁等离子体模式得到集中在一个方向上的交界处的中间，并在另一个方向上从交界处的中间分离下的应用程序的外部静态磁场。这种现象是由圆双折射和载流子密度不均匀性的综合作用引起的。它可以用于实现等离子体隔离器。
2013-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Theoretical Study of Plasmonic Lasing in Junctions with many Molecules
我们计算了由分子发射体激发的等离子体场的量子态，这些分子发射体是由与金属纳米粒子电极的电子交换驱动的。假设相同的发射器，集体耦合到等离子体激元模式，但否则受到独立的弛豫通道，我们表明，对称性约束的总系统密度矩阵意味着大幅减少的数值复杂性。因此，对于$N_{\text{m}}$三能级分子，我们可以用许多项来表示密度矩阵，这些项按比例缩放为$(N_{\rm m}+8)!/(8!N_{\rm m}!)$而不是$9^{N_{\text{m}}}$，这允许精确模拟高达$N_{\text{m}}=10$的分子。我们的模拟表明，许多发射体补偿强等离子体阻尼，并导致人口的高等离子体数的状态和等离子体场的线宽变窄。对于大的$N_{\text{m}}$，我们的精确结果再现的等离子体激元约化密度矩阵的基础上的近似方法。用这种方法，我们已经扩展到超过$50$分子的模拟，并表明，等离子体激元数态人口如下泊松分布。另一种方法的基础上的非线性速率方程的分子状态的人口和平均等离子体激元数也再现系统的主要激光特性。
2016-03-31 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Electronic Mach-Zehnder interference in a bipolar hybrid monolayer-bilayer graphene junction
石墨烯物质在强磁场中，实现了一维量子霍尔通道，为研究电子干涉提供了独特的平台。在这里，使用Landauer-Büttiker形式主义与紧束缚模型，我们研究了单极和双极单层-双层石墨烯（MLG-BLG）结中的量子霍尔（QH）效应。我们发现，一个由扶手椅MLG-BLG结在双极制度的结果在谷极化的边缘通道干涉霍尔酒吧，可以操作一个完全可调谐马赫-曾德尔（MZ）干涉仪设备。电导振荡的条形宽度和磁场依赖性的调查表明，在这种结构中的MZ干涉可以受到BLG区域中第二层的（锯齿形）边缘终止类型[由垂直二聚体或非二聚体原子组成]的极大影响。我们的研究结果表明，这两个接口表现出双重的Aharonov-Bohm干扰，与两个相反的谷极化的边缘通道之间的一个占主导地位，并导致大幅度的电导振荡范围从0到$ 2 e^2 / h$。我们解释和分析我们的研究结果，通过解析求解Dirac-Weyl方程的门控半无限MLG-BLG结。
2022-05-25 cond-mat.mes-hall
Superconducting current and proximity effect in ABA and ABC multilayer graphene Josephson junctions
利用基于Chebyshev-Bogoliubov-deGennes方法的数值紧束缚方法，我们描述了由多层石墨烯与顶部超导门接触而形成的约瑟夫森结。考虑了Bernal（ABA）和菱面体（ABC）堆积，我们发现堆积的类型对邻近效应和超电流有很强的影响。对于这两种情况下，对振幅显示二聚体和非二聚体原子之间的极化，更明显的菱形堆积。尽管与单层石墨烯相比，非二聚体位置中的邻近效应增强，但我们发现超导电流被抑制。超电流的空间分布表明，对于Bernal堆积，电流仅在最顶层流动，而对于菱面体堆积，电流贯穿整个结构。
2013-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Over-Bias Light Emission due to Higher Order Quantum Noise of a Tunnel Junction
理解从原子级尖端到金属表面的隧穿需要考虑纳米尺度上的相互作用。电子的非弹性隧穿会产生光子发射，其能量直观上应该受到所施加的偏置电压的限制。然而，Schull等人的实验[Phys. Rev. Lett. 102，057401（2009）]表明，涉及电子与等离子体激元相互作用的更复杂的过程导致以过偏置能量为特征的光子发射。我们提出了一个类似于动态库仑阻塞的观察模型，最初是为了治疗介观电路中的电子环境而开发的。我们解释了实验结果定量的相关隧道的两个电子相互作用的LRC电路建模本地等离子体极化激元模式。为了解释过偏压发射，电子隧穿动力学的非高斯统计是必不可少的。
2014-03-14 cond-mat.mes-hall
Voltage Dependent Symmetry Breaking Effects in the Spin Excitation Spectrum of Spin-$\frac{1}{2}$ Paramagnetic Molecular Junctions Driven Out of Equilibrium
在目前的工作中，我们考虑的自旋1/2顺磁性二聚体嵌入在磁性隧道结驱动的平衡，通过施加的电压和施加的温度梯度，在存在的外部磁偏置，这可以打开/关闭。在这里，我们推导出的自旋激发光谱的两个自旋1/2系统的分析和显示，需要一个外部的磁场，以解除三重态的简并，无论是两个自旋单位经历的磁场在相同的方向或在相反的交错方向。我们表明，在没有一个磁场的情况下，施加的偏置电压，从磁引线的磁化转移到嵌入在分子中的自旋单元，从而打破了对称性和解除三重态简并在没有外部磁化。在此基础上，我们提出了两种磁驱动方案，分别命名为PMD（Parallel Magnetic Driving）和AMD（Anti-Parallel Magnetic Driving）。我们认为，对称性破缺，然后需要项目的自旋二聚体的配置到量子输运测量，因此提出了不同的计划来检测自旋三重态和自旋单重态的非简并非对称配置的自旋二聚体使用微分电导测量，并比较我们的结果与文献中报道的。
2022-10-22 cond-mat.mes-hall
Radiative frequency shifts in nanoplasmonic dimers
我们研究了电磁环境对相互作用的金属纳米颗粒二聚体中等离子体激元激发共振频率的影响。等离子体激元和真空电磁波动之间的耦合引起共振频率的偏移（类似于原子物理学中的兰姆偏移），这通常在孤立的纳米颗粒中不可测量。与此相反，我们表明，这种转变导致相当大的修正纳米粒子二聚体中的偶极相互作用引起的水平分裂。对于我们在这项工作中考虑的系统参数，纵向和横向杂化模式的水平分裂之间的比率采取一个普遍的形式，只依赖于粒子间的距离，因此是高度不敏感的两个纳米粒子的精确制造细节。我们讨论的可能性，成功地执行建议的测量使用国家的最先进的纳米等离子体结构。
2017-10-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Origin of negative differential resistance in molecular junctions of Rose Bengal
在原子平面金（111）表面上，在电子上不同的虎红二聚体和三聚体的结处调谐负微分电阻（NDR）。分离的分子未显示任何NDR。但在室温下，通过电脉冲对其相邻的材料进行可重复充电，可使其呈现出峰谷比较大的双负阻效应（1.8~3.1）。在结的某些部分，通过施加脉冲，可以破坏这种现象或通过STM对分子的操纵使其再生。NDR也是独立的极化性质。对于阳离子NDR（在二聚体中）可以写入位1和0，对于双阴离子NDR（三聚体）可以写入位00、01、10、11，这在原子尺度结中产生2/4位存储器，显示结电子学在未来的分子电子学中的重要性。
2006-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface plasmon polariton graphene photodetectors
等离子体纳米粒子和石墨烯的组合增强了基于石墨烯的光电探测器的响应度和光谱选择性。然而，金属-石墨烯结的小面积（其中诱导的电子-空穴对分离）将光活性区域限制在亚微米长度尺度。在这里，我们将石墨烯与等离子体光栅耦合，并利用所产生的表面等离子体激元将收集到的光子传递到金属-石墨烯-金属光电探测器的结区。这导致响应度提高400%，光敏长度增加1000%，并结合可调光谱选择性。表面等离子体激元和入射波之间的干涉引入了新的功能，例如来自接触边缘的光通量吸引或排斥，从而能够定制设计光电探测器的光谱响应。这种结构也可以用于表面等离子体生物传感与直接电读出，消除了复杂的光学需要。
2015-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Directional picoantenna behavior of tunnel junctions in the presence of atomic-scale defects
本研究发现扫描隧道显微镜针尖与带单原子台阶的金属表面间的等离子体皮腔具有定向发射特性，可作为皮天线，其方向性源于皮腔等离子体的发光倾斜，为纳米尺度光-物质相互作用调控提供了新途径。
2024-02-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon decay and non-equilibrium steady states in Josephson junction chains
Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究所）；James Franck Institute（詹姆斯·弗兰克研究所）；Department of Physics, University of Chicago（芝加哥大学物理系）
研究约瑟夫森结链中多模式相互作用对内部相干性的影响，揭示非平衡状态下稳态特性的转变。
2026-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantifying efficiency of remote excitation for surface enhanced Raman spectroscopy in molecular junctions
针对SERS直接激发导致纳米间隙背景加热阻碍分子操控的问题，提出通过光栅激发SPPs传播至电迁移金分子结实现远程激发SERS的方法，33个器件统计显示其耦合效率约10%且光谱更稳定。
2023-08-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Imaging Stacking-Dependent Surface Plasmon Polaritons in Trilayer Graphene
利用散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）对ABA（Bernal）和ABC（菱面体）两种堆叠顺序的三层石墨烯（TLG）进行了纳米红外（IR）成像研究。利用在中红外波段工作的s-SNOM，我们在实空间中映射了ABA-TLG和ABC-TLG的表面等离子体激元（SPPs），它们可以通过电子门控进行调谐。通过对等离子体成像数据的定量建模，我们发现ABA-TLG的等离子体波长显著大于ABC-TLG的等离子体波长，导致相当大的阻抗失配，因此在ABA/ABC横向结处产生强等离子体反射。进一步的分析表明，这两种类型的TLG的不同的等离子体激元响应直接与它们的电子结构和载流子性质有关。我们的工作揭示了TLG的堆叠依赖的等离子体响应背后的物理机制，并揭示了TLG和ABA/ABC结在IR等离子体和平面纳米光学中的未来应用。
2023-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Dynamic switching of ferrocene and plasmonic interactions in Au/self-assembled monolayer/single Ag nanocube molecular junctions
本研究通过金/二茂铁自组装单分子层/银纳米立方体分子结，发现暗态下氧化还原切换引起磁滞与负微分电导，等离激元激发可动态调控该行为，为光控神经形态突触器件提供新思路。
2025-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electroluminescence as a probe of strong exciton-plasmon coupling in few-layer WSe2
本研究以电致发光为探针，探究纳米等离激元隧道结与少层二维过渡金属二硫化物混合结构中的强激子-等离激元耦合，测得强耦合区Rabi劈裂超50 meV，电磁模拟验证了结果，为可调紧凑型光子器件研发提供了新途径。
2023-12-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Heterodimer nanostructures induced energy focusing on metal film
作为近年来发现的一种有趣的表面等离子体现象，纳米二聚体在薄膜上的电磁场重分布为提高薄膜上的光功率提供了一种新的思路，可广泛应用于表面增强拉曼散射（SERS）、太阳能电池、光催化等领域。在这项工作中，尺寸差异诱导的电磁场重新分布的Ag纳米粒子二聚体在Au膜系统的第一次研究。有限元分析结果表明，纳米粒子的尺寸越小，其对金膜的聚焦能力越强，甚至达到了大纳米粒子的5倍以上。进一步的研究表明，这种能量聚焦能力与二聚体的波长和直径比有很强的关系。在薄膜上的粗丝-小颗粒系统中也发现了类似的聚焦现象。随后，在小纳米颗粒-大纳米线体系中采集的SERS光谱为这一理论预测提供了实验依据。我们的研究结果加深了对平面薄膜表面等离子体激元的理解，在表面等离子体激元相关领域具有潜在的应用前景。
2015-11-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electron transport through symmetrical junctions of semimetal graphene ribbons
基于最近邻紧束缚模型，给出了低能电子输运通过两个半金属扶手椅带对称结的解析描述。结果表明，在中性点附近，除了由3 p-1和3 p +5二聚体线组成的带结处（p/2为奇数）外，都存在透射抑制。与其他互连不同，这些化合物被证明是免费的，甚至在结界面处产生的本地水平，并表现出电子背散射成反比的平方p+1。
2009-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Quantum phase transition in small-size 1d and 2d Josephson junction arrays: analysis of the experiments within the interacting plasmons picture
本研究利用基于两个特征长度尺度的唯象模型，定量解释了五个一维和二维约瑟夫森结阵列的量子相变数据，支持相互作用超导等离激元图像，并发现一维阵列的转变偏向绝缘侧。
2024-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Edge diffraction and plasmon launching in two-dimensional electron systems
横向不均匀性对光的衍射的影响是近场研究纳米尺度现象，特别是表面波传播的重要过程。由于平面波方法的失败，这个过程的理论描述是非常具有挑战性的。在这里，我们提出和分析的电磁波衍射的线性结的二维电子系统（2DES）与不同的表面电导率。在结处的场是具有不同空间结构的三个分量的组合：自由场分量、非共振边缘分量和表面等离子体激元-极化激元（SPP）。我们找到了封闭形式的光子到等离子体激元转换效率的表达式的边缘是在SPP和入射波的电场的比例。特别地，对于金属和具有大阻抗的2DES之间的接触，转换效率可以显著地超过1。我们的研究结果可以被认为是第一步定量近场显微镜的非均匀系统和极化干涉。
2020-06-09 cond-mat.mes-hall physics.optics physics.plasm-ph
Nonclassical statistics from a polaritonic Josephson junction
从理论上研究了弱非线性光子二聚体在相干振荡过程中的辐射统计。我们表明，相位和人口动态允许周期性地满足最佳的强度压缩条件，导致强非经典的发射统计。通过考虑激子极化激元约瑟夫森结共振驱动的经典源，我们表明，一个相当大的反聚束应该出现在这样的半导体系统中的固有的非经典签名至今仍然难以捉摸。
2017-02-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tailoring Exciton Dynamics in TMDC Heterobilayers in the Quantum Plasmonic Regime
本研究利用原子力显微镜金属探针，在亚纳米针尖-样品腔中通过局域结电流研究TMDC异质双层激子动力学，揭示了层内与层间激子和量子等离激元耦合的差异及Purcell效应的作用，为激子材料近场探测提供参考。
2023-06-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Highly Efficient Midinfrared On-Chip Electrical Generation of Graphene Plasmons by Inelastic Electron Tunneling Excitation
非弹性电子隧穿为表面等离子体激元的激发和光发射提供了一条低能途径。我们从理论上研究了基于金属和石墨烯的隧道结。我们表明，石墨烯是一种潜在的高效材料，因为它的窄等离子体激元线宽，强发射，和大的可调谐性在中红外波长区的隧穿激发的等离子体激元。与金和银相比，对于相似的波长，增强可以高达10倍，并且在它们各自的等离子体激元工作波长下可以高达5个数量级。石墨烯等离子体激元的调谐激发有望成为石墨烯基光电子和纳米光子集成电路的片上电产生和等离子体激元操纵的有效技术。
2015-08-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
