Resonance pressure of electromagnetic radiation on metal nanoparticle
在接近表面等离子体激元振动的频率下，考虑了电磁辐射压力对球形金属纳米颗粒的影响。在辐射压力的作用下，金属纳米粒子的极化率成为一个张量。导出了平面偏振光和圆偏振光的共振压力分量的表达式。我们已经证明，共振压力可以基本上取决于非球形纳米颗粒的形状及其相对于光传播方向和光偏振的取向。
2022-03-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Atomistic simulation of finite temperature magnetism of nanoparticles: application to cobalt clusters on Au(111)
我们开发了一种技术，通过将自旋-团簇展开与相对论性无序局部矩方案相结合，为任意几何形状的小型嵌入团簇确定合适的自旋模型。我们给出了Au（111）表面上未覆盖和覆盖的六方Co团簇的结果，并利用经典的蒙特卡罗模拟研究了体系的温度依赖性质.为了测试新的方法，我们比较了未覆盖的团簇与沉积在Au（111）上的Co单层的自旋模型参数。在一般情况下，各向同性和DM相互作用是更大的原子之间的周边比在中心的集群。对于被Au覆盖的Co团簇，由于对称性降低，外围原子对磁各向异性的贡献和易轴方向与内部原子不同。我们研究了具有垂直磁各向异性的覆盖团簇的自旋反转，并通过测量易磁化方向的磁化强度变化，提出了一种确定超顺磁性粒子阻塞温度的方法。通过蒙特卡罗模拟，我们确定了Néel弛豫时间，并发现它满足Néel-Arrhenius定律，其能垒接近于团簇的磁各向异性能.
2016-11-29 cond-mat.mes-hall
Topological Edge Plasmon Modes between Diatomic Chains of Nanoparticles
我们研究了拓扑边缘等离子体激元模式之间的两个“双原子”链相同的等离子体纳米粒子。在准静态偶极近似下，通过求解宏观麦克斯韦方程组，解析地计算了每条链中纵向等离子体激元模的Zak相位。这种近似提供了与Su-Schrieffer-Heeger模型的直接类比，使得本征值被映射到纳米颗粒的频率相关的逆极化率。发现边缘态频率与单粒子共振频率相同，这对单胞内的间距不敏感。最后，全电动力学模拟与现实的参数表明，边缘等离子体激元模式可以实现通过近场光学光谱。
2015-05-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Probing spatial correlations in a system of polarizable particles via measuring its optical extinction spectrum
它表明，在一个系统的可极化粒子的空间相关性的定量信息可以直接从它的实验测量的光谱提取。对于金属纳米粒子（NP）的集合，它表明，NP的位置的短程相关的程度可以通过适当的数值分析的消光光谱中的表面等离子体共振区域进行评估，给定的极化率的一个单独的NP。频谱分析包括在一个单一的数字，这是在消失的极化极限的合奏响应函数的衍生物的评价，进行比较，预先计算的值为一个模型NP系统与给定的密度和相关参数。
2013-03-02 cond-mat.mes-hall
Shape effects on localized surface plasmon resonances in metallic nanoparticles
用边界积分方程方法研究了金属纳米粒子光滑形状变化对局域表面等离子体共振的影响。边界积分方程方法允许纳米颗粒极化率的紧凑表达式，其被表示为依赖于与边界积分方程方法相关联的积分算子的本征值和本征函数的项的本征模和。形状变化不仅改变本征值，而且改变它们与电磁场的耦合权重。因此，形状的相当小的变化可能引起耦合权重的大的变化。已经发现，带来>12%的体积变化的形状变化引起金属纳米颗粒的消光光谱中的结构变化。此外，本征值和它们的耦合权重的最大变化遇到的形状变化沿纳米粒子的最小横截面。这些结果对等离子体纳米结构的设计具有指导意义。
2013-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Boron Nitride Nanosheet Veiled Gold Nanoparticles for Surface Enhanced Raman Scattering
原子级薄的氮化硼（BN）纳米片具有表面增强拉曼光谱（SERS）所需的许多性质。BN纳米片对空气中的碳氢化合物和芳香族分子具有很强的表面吸附能力。为了最大化吸附面积和SERS灵敏度，首次制备了原子级薄的BN纳米片覆盖的金纳米颗粒。当放置在金属纳米颗粒的顶部时，原子级薄的BN纳米片紧密地跟随它们的轮廓，使得等离子体热点被保留。电绝缘的BN纳米片也可以作为阻挡层，以消除金属引起的SERS干扰。此外，表面覆盖BN纳米片的SERS基底显示出优异的长期可重复使用性。因此，SERS基底的灵敏度、重现性和可重复使用性可以大大提高。我们还表明，通过化学气相沉积产生的大BN纳米片可以用于扩大所提出的SERS衬底的实际应用。
2016-06-23 cond-mat.mes-hall
Flexo-Elastic Control Factors of Domain Morphology in Core-Shell Ferroelectric Nanoparticles: Soft and Rigid Shells
在Landau-Ginzburg-Devonshire方法的框架内，我们探索了弹性各向异性、电致伸缩、挠曲电耦合和失配应变对球形铁电核-壳纳米颗粒中畴结构形态的影响。我们进行有限元建模（FEM）的多轴铁电纳米粒子核心覆盖的弹性各向同性软或弹性各向异性刚性顺电壳，有和没有失配应变。在核壳覆盖的情况下，有限元计算结果表明，在室温下，如果电致伸缩耦合较弱，则具有偶极核的单极化涡旋可以是稳定的。随着各向异性电致伸缩耦合的增加，涡旋消失，取而代之的是复杂的磁通封闭结构，形成在赤道平面和转变成一个细长的涡旋与中心180度的畴壁附近的核心磁极。由于各向异性电致伸缩，这种复杂的畴形态在芯中发展，并且挠曲电耦合导致极化等值面的额外曲率和扭曲。与此相反，有限元进行覆盖一个刚性壳的核心表明，在室温下，各向异性的弹性性能的壳可以稳定的涡状结构与三个通量封闭域，逐渐交叉在赤道平面的核心和转换成120度域附近的核心极点。弯电耦合导致磁通闭合畴壁明显卷曲。失配应变补偿了由弹性各向异性刚性壳限制的芯中的通量闭合域的卷曲。我们的分析揭示了不同类型的拓扑缺陷，即布洛赫点结构（BPS）和伊辛线，形成在覆盖着软壳或硬壳的铁电核心。
2020-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Artificial Kerr effect on the self-focusing of laser in a dissipative suspension of metallic nanoparticles
研究了激光束在耗散纳米颗粒悬浮液中的自聚焦现象。考虑了在初始高斯分布的激光场中，纳米粒子极化率的虚部对光学力的影响，进而对粒子重排的影响。结果表明，考虑到波的吸收，导致沿波传播方向的光力的产生，可以导致纳米颗粒的密度纵向分布。考虑到由于电子受到有质动力作用而导致折射率不均匀性产生的正常克尔效应和粒子受到偏振光力作用而产生的人工克尔效应所引起的振幅五阶非线性，用非傍轴方法导出了描述激光束非线性稳态演化的微分方程组。研究了不同频率下激光光斑尺寸的变化规律，确定了改善聚焦性能的最佳频率范围。结果表明，人工克尔效应导致粒子在传播轴附近的集中，可以降低发生自聚焦的阈值功率。
2018-01-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Surface plasmon resonances of clustered nanoparticles
与孤立的纳米颗粒相比，通过紧密连接两个或更多个金属纳米颗粒制成的线性簇具有新型的表面等离子体共振。这些新的共振与结的大小和相互连接的粒子的数量有关，并直接解释为边界积分方程（BIE）的本征模。该制剂允许有效地分离的几何和形状的贡献，从电性能的成分。还提供了被薄壳覆盖的颗粒的结果。此外，本分析揭示了一个新的光从文献中最近的实验解释。
2011-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Perfect absorption of a focused light beam by a single nanoparticle
耗散材料对电磁能量的吸收是最基本的电磁过程之一，它是众多应用问题的基础，包括传感和分子检测、雷达检测、无线功率传输和光电子学。完全吸收是当所有入射的电磁能量被系统吸收而没有散射时的特定状态。通常，入射能量通过平面波传递到吸收系统，因此该波的完美吸收需要无限延伸的平面结构。在这里，我们从理论上证明了一个有限的入射光束携带有限的电磁能量可以完全吸收的衬底上的一个有限大小的深亚波长散射体。我们解析地解决了自洽散射问题的偶极子近似，并找到一个封闭形式的表达入射场的空间谱和所需的粒子的复极化率。所有的分析预测证实了全波模拟。
2020-03-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Anisotropy enhancement of the Casimir-Polder force between a nanoparticle and graphene
我们推导了半无限材料上方的球形纳米颗粒与石墨烯覆盖的界面之间的热Casimir Polder能量和力的解析表达式。我们详细分析了金纳米颗粒和单层原始石墨烯之间的Casimir Polder力，重点关注各向异性的影响。我们表明，各向异性的效果，即球形纳米颗粒的形状和取向，具有比石墨烯的可调谐性大得多的力的影响。调谐和各向异性的影响加起来，使得我们观察到的力在理想金属情况下的20-50%之间，这比金属半空间和石墨烯层之间的卡西米尔力的结果大得多。
2015-03-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
The structure and properties of graphene supported on gold nanoparticles
石墨烯覆盖的金属纳米颗粒构成了一种新型的杂化材料，它提供了一个独特的平台，研究等离子体效应，表面增强拉曼散射（SERS），和金属-石墨烯在纳米尺度上的相互作用。这种混合材料是通过将化学气相沉积生长的石墨烯转移到在二氧化硅晶片上产生的紧密间隔的金纳米颗粒上来制造的。利用原子力显微镜、光学反射光谱、扫描隧道显微镜和共焦拉曼光谱等技术研究了纳米颗粒负载石墨烯的形貌和物理性能。这项研究表明，石墨烯拉曼峰增强的一个因素，这取决于激发波长，根据表面等离子体共振的金纳米粒子，也对石墨烯纳米粒子的距离，这是调整退火在中等温度下。所观察到的SERS活性与石墨烯的纳米级尺寸相关。STM和STS测量表明，石墨烯中的电子态的局域密度调制的底层的金纳米粒子。
2015-04-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Blueshift of the surface plasmon resonance in silver nanoparticles: substrate effects
我们研究了蓝移的表面等离子体（SP）共振能量的孤立银纳米粒子的粒径减小，我们最近测量使用电子能量损失谱（EELS）。随着粒径从26 nm减小到3.5 nm，观察到SP共振能量的0.5 eV的大蓝移。在本文中，我们的理论解释我们的实验结果的非局部流体动力学模型，并比较基板上的SP共振能量的有效均匀的背景介电常数的方法的效果。我们推导出嵌入在均匀介质环境中的小金属球的非局部极化率，导致经典的Clausius-Mossotti因子的非局部推广。我们还提出了一个确切的形式主义的基础上多极展开和散射矩阵，以确定有限厚度的电介质基板上的金属球的光学响应，考虑到延迟和非局部效应。我们发现，基于衬底的计算显示出类似大小的蓝移计算的基础上在一个均匀的环境中的球体，他们都同意定性与EELS测量。
2013-07-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
On Short-Range Enhancement of Van-der-Waals Forces
我们发现，对于纳米粒子与巨大的极化率$α$（一个突出的例子是最近研究的钠$_{14}$ F $_{13}$分子团簇）范德华力显着增强，在粒子间的距离比$R_0=(α/2πε_0)^{1/3}$短。为了充分描述这种现象，必须考虑非线性效应。我们表明，相反的一些理论主张，一个准确的治疗非线性不会导致任何排斥力。
2016-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Near room-temperature memory devices based on hybrid spin-crossover SiO2 nanoparticles coupled to single-layer graphene nanoelectrodes
在本文中，我们报告的混合纳米粒子（NP）的基础上的聚合物1D化合物[Fe（Htrz）2（trz）]（BF 4），这是一个最有前途的SCO系统设计的电子器件的电荷传输性能。特别是，我们首次使用了覆盖有二氧化硅壳并放置在单层石墨烯电极之间的混合SCO NP。我们证明了一个可重复的热滞后回线在室温以上的电导，这意味着没有退化的电流水平已被检测到，因此，我们得出结论，自旋跃迁的鲁棒性显着改善与以前的结果相比，与其他报告，甚至更大的组件和SCO对象参与。这种双稳性与石墨烯的多功能性相结合，为各种技术应用以及未来复杂的基础研究提供了一个有前途的方案。
2016-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Many-body interaction on near-field radiative heat transfer between two nanoparticles caused by proximate particle ensembles
本研究探讨了邻近粒子集合（链、平面、光栅）引起的多体相互作用对两个纳米粒子间近场辐射热传递的影响，发现随邻近粒子尺寸增大，该作用由抑制转为增强，且扭转集合时传递随角度平滑变化，深化了对致密粒子系统NFRHT的理解。
2023-12-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Resonance-based Detection of Magnetic Nanoparticles and Microbeads Using Nanopatterned Ferromagnets
基于铁磁体的磁阻器件的生物传感一直由对器件的静态磁配置的颗粒诱导的变化的电检测主导。然而，使用场相关的高频磁化动力学用于磁性粒子探测具有潜在的优点。在这里，我们证明了使用纳米限制的铁磁共振周期性图案化的磁性膜的吸附的磁性颗粒的直径范围从6 nm到4 $μ$ m的检测。纳米图案化的膜包含孔阵列，这些孔可以作为小颗粒的优先吸附位点。空穴局域化粒子一致地作用以使图案化层的各种模式的谐振频率偏移，其中偏移极性由纳米图案的重复单位单元内的每个模式的局域化确定。相同的极性转移观察到一个大范围的覆盖，即使当空穴局域化的颗粒被覆盖的准连续的颗粒片。然而，对于大颗粒，优先吸附不再发生，导致共振位移的极性是独立的模式本地化。在连续层中可以看到类似的位移，其中对于小颗粒，层的基模的位移通常比图案化系统小约10倍，并且由在静态施加场的方向上超出颗粒发出的相对较弱的场引起。这突出了具有相对于附近粒子一致定位的受限模式的重要性。
2016-04-20 cond-mat.mes-hall
Moiré superlattices in strained graphene-gold hybrid nanostructures
石墨烯-金属纳米粒子杂化材料不仅具有金属纳米粒子和石墨烯的独特性质，而且由于石墨烯和纳米粒子之间的相互作用，还具有其他新的性质。这项研究表明，金纳米岛可用于定制石墨烯的局部电子性质。在结晶金纳米岛上的石墨烯表现出莫尔超晶格，其在局部态密度中产生次级狄拉克点。相反，石墨烯覆盖的金区域在退火时经历多晶到Au（111）的相变。此外，具有不同莫尔周期的莫尔超晶格的纳米尺度共存也被揭示。其中一些莫尔周期非常大，这不能用石墨烯和最顶层Au（111）层之间的标准晶格失配来解释。密度泛函理论和分子动力学模拟首次表明，在这种情况下，石墨烯和界面金属层是应变的，导致扭曲的晶格常数，并因此减少失配。通过扫描隧道光谱，还观察到了由大波长莫尔条纹引起的室温电荷局域化。这些发现可以为石墨烯/金属界面的应变工程开辟一条路线，这些界面具有各种莫尔超晶格和定制的纳米级信息编码的电子特性。
2016-06-30 cond-mat.mes-hall
Plasmonic excitations in quantum-sized sodium nanoparticles studied by time-dependent density functional calculations
采用实时含时局域密度近似计算方法研究了Na $_{15}$ ~ Na $_{331}$类球形bcc结构Na纳米团簇的等离子体性质.测定了样品的光吸收光谱、密度响应函数和静态极化率。它示出的离子背景（离子种类和晶格）的集群的效果占剩余的差异的主要（表面等离子体激元）的吸收峰能量之间的实验和以前的计算基于一个jeldom背景模型。离子背景效应还将主峰的最大宽度出现的临界簇大小从由先前的jeldom模型计算预测的Na $_{40}$推到Na $_{65}$。在密度响应函数以强体积模式为主的体积模式团簇（Na $_{27}$、Na $_{51}$、Na $_{65}$、Na $_{89}$和Na $_{113}$）中，在主峰附近也出现多吸收峰结构。相比之下，更大尺寸的表面模式团簇（Na $_{169}$，Na $_{229}$，Na $_{283}$和Na $_{331}$）表现出更平滑和更窄的主吸收峰，因为它们的表面等离子体激元能量位于未扰动的电子-空穴跃迁的能量范围内，并且它们的密度响应已经与经典的Mie理论相似。此外，还发现体积等离子体激元只存在于有限尺寸的粒子中，在紫外区产生了长的吸收尾。这种体积等离激元在吸收光谱中表现出来，甚至对于像Na $_{331}$那样大的团簇，其有效直径为$\sim$ 3.0 nm。
2013-07-13 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus
In-situ contrast calibration to determine the height of individual diffusing nanoparticles in a tunable confinement
我们研究了带电球形金纳米粒子在纳米流体狭缝中的行为，作为对称带电限制表面分离的函数。一种称为纳米流体限制装置（NCA）的专用装置允许我们将两个限制表面平行化，并不断接近它们以直接接触。使用干涉散射（iSCAT）检测来测量具有2 ms时间分辨率的颗粒对比度。我们从玻璃和氧化物覆盖的硅片表面的干涉信号中获得了纳米精度的限制间隙距离。我们提出了一个三参数模型，该模型描述了粒子的光信号作为粒子高度和间隙距离的函数。使用固定在玻璃和基板表面的纳米颗粒验证该模型。对于自由扩散的粒子，粒子信号的包络作为间隙距离和在紧密约束下的已知粒子高度的函数，用于原位校准粒子信号并获得所有自由模型参数。由于周期性的对比度变化的大间隙距离，我们得到一组可能的粒子高度为一个给定的对比度值。对于一系列小间隙距离，该分配是唯一的，并且可以直接以高精度测量颗粒高度。高时间分辨率使我们能够测量高度占据概率，这提供了一个直接的链接到自由能景观的粒子通过玻尔兹曼分布探测。因此，通过将结果拟合到基于线性叠加近似（LSA）的物理模型，量化了控制颗粒-玻璃相互作用的物理参数。
2015-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Normal and lateral Casimir-Lifshitz forces between a nanoparticle and a graphene grating
本文结合散射矩阵与增强傅里叶模态法研究纳米颗粒和一维石墨烯光栅间的法向、侧向 Casimir–Lifshitz 力，揭示加性近似失效及侧向平衡与 $d/D$ 分区规律。
2025-02-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Selective surface functionalization at regions of high local curvature in graphene
将单层石墨烯沉积在用SiO2纳米颗粒（NPs）装饰的Si晶片基底上，然后暴露于从其重氮前体原位产生的芳基。使用显微拉曼映射，发现芳基自由基选择性地与覆盖NP的石墨烯区域反应。增强的化学反应性归因于石墨烯的局部机械变形引起的应变能增加。
2012-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
