Absorption cross-section spectroscopy of single strong coupling system between plasmon and molecular exciton resonance using single silver nanoparticle dimer generating surface enhanced resonant Raman scattering
研究了由单一银纳米粒子二聚体和少量染料分子组成的单一强耦合体系在表面增强共振拉曼散射（SERRS）猝灭过程中吸收截面的光谱变化。通过从消光截面中减去散射截面获得吸收截面。这些横截面的光谱变化进行了评估，使用一个经典的杂交模型组成的等离子体激元和分子激子，包括一个分子的多级属性。在散射和消光截面的变化表现出蓝移，其峰值能量和增加的峰值强度，分别在SERRS淬火。这些属性有效地再现在模型中，通过降低耦合能量。特别地，散射和消光截面中的峰表现为吸收截面中的峰或谷，这取决于散射损失的程度，这反映了二聚体尺寸。这些结果对于优化强耦合体系的电子激发态介导的光物理和光化学效应是有用的。
2019-02-23 physics.optics
Transverse optical binding for a dual dipolar dielectric nanoparticle dimer
横向光学约束力和扭矩超出瑞利近似的物理起源还没有清楚地表达日期。在这里，我们提出了一个双偶极介电二聚体的力和扭矩的解析表达式由垂直于二聚体轴传播的平面波照射。使用这个分析模型，我们探讨的杂化电偶极，磁偶极，和电磁偶极耦合相互作用的粒子上的总的力和扭矩的作用。我们发现显着偏离瑞利近似的预测，特别是对于高折射率粒子，其中的力是由磁相互作用占主导地位。与瑞利近似的预测相比，这导致二聚体稳定性增强一到四个数量级。对于扭矩的情况，这是由耦合相互作用，并增加了一个数量级。我们的研究结果将有助于指导未来的实验工作在高折射率电介质粒子的光学绑定。
2020-08-17 physics.optics
Plasmonic nanoparticle monomers and dimers: From nano-antennas to chiral metamaterials
我们回顾了光与等离子体纳米粒子相互作用背后的基本物理。系统地研究了光在单金属粒子（等离子体单体）和两相互作用粒子（等离子体二聚体）上散射的理论基础。有效粒子的磁化率（极化率）的表达式推导，这些结果的应用等离子体纳米天线概述。在长波长极限下，计算了等离子体二聚体阵列的有效宏观参数。这些参数可归因于对应于纳米颗粒的稀排列的有效介质，即，其中等离子体单体或二聚体具有“元原子”功能的超材料。结果表明，由棒状粒子组成的平面二聚体一般具有椭圆二向色性，可作为平面手性超材料的原子。所提出的棒状二聚体几何结构的制造简单性可用于在光学领域中设计更具成本效益的手性超材料。
2011-04-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Light trapping using dimer of spherical nanoparticles based on titanium nitride for plasmonic solar cells
本文设计了一种基于TiN的球形二聚体等离激元纳米颗粒用于光伏光捕获，通过对比Ag、Au、Al证明其在可见光与近红外波段具有更优的吸收增强性能，可将硅的平均吸收功率从约19%提升至约75%。
2023-07-09 physics.app-ph physics.optics
Plasmonic modes in cylindrical nanoparticles and dimers
我们提出了解析表达式的准静态近似内的圆柱形纳米粒子的等离子体激元模式的共振频率。我们的理论模型使我们能够获得具有任意纵横比的金属圆柱体的纵向和横向极化偶极模式，这使我们能够捕获等离子体纳米盘和纳米线的物理特性。我们还计算了量子力学修正这些谐振频率由于溢出效应，这是相关的纳米尺寸的圆柱体。我们继续考虑耦合的局部表面等离子体在二聚体的圆柱形纳米粒子，这导致集体等离子体激元激发。我们扩展我们的理论形式主义，构建一个分析模型的二聚体，描述的演变与纳米粒子间的分离所产生的明亮和黑暗的集体模式。本文对溢出效应引起的耦合模频率重正化现象进行了评述，并讨论了实验检测的一些方法。
2021-01-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical response of strongly coupled metal nanoparticles in dimer arrays
从理论上研究了浸没在玻璃基质中的贵金属纳米颗粒二聚体结构阵列的光学响应，最近的实验观察到的银阵列中的表面等离子体激元带的分裂的动机。为了捕捉两个接近的粒子之间的强电磁耦合的银二聚体，光谱表示的多重图像公式已被使用，并采用半经典描述的银介电函数从文献中。研究发现，入射的纵向和横向偏振光的等离子体共振带的分裂强烈地依赖于颗粒的直径和它们之间的分离。我们的结果与最近的实验观察相一致。此外，大的红移的纵向偏振可以再现。进一步计算了二聚体阵列稀悬浮液的反射率谱。
2004-11-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Shape-dependent oriented trapping and scaffolding of plasmonic nanoparticles by topological defects for self-assembly of colloidal dimers in liquid crystals
我们展示了支架的等离子体纳米粒子的拓扑缺陷诱导的胶体微球，以匹配其表面边界条件与均匀的远场排列在液晶主机。取代能量昂贵的液晶区域的减少的顺序，各向异性纳米颗粒具有凹或凸的形状不仅稳定地定位在缺陷，而且相对于微球表面自取向。使用激光镊子，我们操纵随之而来的纳米粒子-微球胶体二聚体，探测弹性结合的强度，并展示自组装的层次胶体超结构，如链和阵列。
2016-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
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
Design Considerations of Gold Nanoantenna Dimers for Plasmomechanical Transduction
采用有限元方法研究了金纳米盘、纳米立方体和纳米棒二聚体等离子体相互作用产生的内部光学力。通过观察纳米立方体二聚体中最大的光学力，发现电场增强和光学力之间存在直接的相关性。此外，通过采用激发源的光功率来实现光学力的进一步放大。观察到光学力的强度由纳米颗粒上的偏振密度的大小决定，其可以通过修改纳米颗粒的几何形状和源波长来改变。这项研究使我们认识到，纳米粒子的几何形状以及二聚体间的距离是优化等离子体二聚体中的光学力的最突出的设计考虑因素。这些发现有助于在等离子体纳米柱系统中实现全光调制，这在超灵敏纳米机械传感和构建可重构超材料方面具有广阔的应用前景。
2021-12-20 physics.app-ph physics.optics
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
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
Thermoplasmonics under optically coupled regime: A Numerical Study of Dimers, Nanolenses, and Switchable Clusters
通过光学耦合控制等离子体纳米结构的热效应，研究双极、纳透镜和可切换簇的热分布与调控方法，为热等离子体系统设计提供新思路。
2025-12-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Modeling Realistic Dynamics of Nanoparticle Dimers for Magneto-Optical Matter
本文提出基于Langevin动力学和真实碰撞的通用数值框架，研究静态磁场调控下n掺杂InSb纳米颗粒二聚体的动态光学结合，证明磁光共振下二聚体可在碰撞存在时稳定结合。
2025-03-10 physics.app-ph physics.comp-ph physics.optics
All-Optical Nanometric Switch based on the Directional Scattering of Semiconductor Nanoparticles
研究了一种基于硅纳米颗粒二聚体的结构，该结构在可见光范围内呈现定向散射，作为一种新的全光开关设计。在相同的入射波长下，满足零后向散射和最小前向散射条件的球形纳米颗粒的组合可以在纳米颗粒之间的区域中产生散射场的最大值或最小值。入射波长的调制可以用作开关参数，由于这些条件的敏感性，它。优化的二聚体设置，无论是在纳米粒子和入射波长之间的距离，进行数值计算，以获得最大的对比度。此外，近场和远场分布的电场已被认为是。
2015-07-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Terahertz binding of nanoparticles based on graphene surface plasmons excitations
本工作研究了由靠近石墨烯片的介电颗粒组成的二聚体的光学结合。使用严格的电磁方法，我们计算了作用在每个纳米颗粒上的光学力。此外，我们推导出的解析表达式，使评估的贡献，石墨烯表面等离子体（GSPs）的光学结合。我们的研究结果表明，石墨烯激发表面等离子体激元产生多个平衡位置，粒子之间的距离是光子波长的几十倍。此外，这些位置可以通过调节石墨烯上的化学势来动态控制。考虑了正入射和斜入射。
2021-11-22 physics.optics
Understanding the Coupling Mechanism of Gold Nanostructures by Finite-Difference Time-Domain Method
金纳米颗粒组装体由于单个纳米颗粒的等离子体激元模式的组合效应而显示出强的等离子体激元响应。增加结构化组装体中纳米颗粒的数量导致光学和物理性质的显著变化。我们使用时域有限差分法（FDTD）模拟分析了结构有序的金纳米棒在单体和二聚体配置的电磁响应。单体或二聚体配置中的纳米棒之间的等离子体激元耦合提供了用于调谐纳米结构内和周围的局部电场的光谱强度、空间分布和偏振的独特技术。我们的研究表明，当两个金纳米棒以端对端和并排的二聚体构型组装时，具有指数耦合行为。在端对端二聚体配置中的相邻纳米棒之间的间隙中的最大电场描述了比单个金纳米棒更显著的增强因子。我们的FDTD模拟二聚体在端到端组装小间距高达~ 40 nm可以很好地解释所观察到的实验生长动力学的金纳米棒。
2021-08-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Numerical study of magneto-optical binding between two dipolar particles under illumination by two counter-propagating waves
从理论上研究了系统主方向上形成稳定的具有太赫兹共振的磁等离子体二聚体。与最近的一份报告不同，我们的工作提供了一个完整的描述，为任意磁场的完整的光子耦合，例如，不平衡的粒子自旋。作为一个例子，我们考虑两个小的，n掺杂的InSb纳米粒子的照明下，由两个反向传播的平面波。值得注意的是，当外部磁场存在时，系统中的对称性被破坏，并且出现二聚体的共振辐射压力。类似地，可调的粒子间力和自旋施加在非可逆二聚体上。当不存在磁场时，系统也被表征。此外，我们展示了如何真正的机械可观的二聚体的特点，因为它们的共振依赖性包含有关系统的详细信息。与吸收等远场观测不同，机械量值取决于系统的近场。此外，粒子自旋的性质最初是由二聚体周围的能量流行为来解释的。这项工作构成了任何以前的小纳米粒子之间的光学结合的方法的推广。它为基于表面等离子体激元的光学物质和纳米工厂设计的完全控制铺平了道路。
2023-01-03 physics.optics
Fluorescence quenching in plasmonic dimers due to electron tunneling
等离子体纳米粒子提供了一个理想的环境，用于增强荧光发射。一方面，它们局部放大电磁场，增加发射体激发速率，另一方面，它们提供高的局部态密度，加速自发发射。然而，当发射体被放置在靠近单个金属纳米颗粒的位置时，非辐射状态的数量急剧增加，导致荧光淬灭。理论上已经预测，通过明智地放置发射器，等离子体纳米腔中的荧光可以单调地增加。在这篇文章中，我们表明，这种单调增加是由于使用局部响应近似的金属纳米粒子的等离子体响应的描述。我们证明，考虑到电子隧穿和周围系统的非局部性，通过量子流体动力学理论的结果最终在荧光增强淬灭时，也发射器被放置在一个纳米腔，而不是本地响应和Escheras-Fermi流体动力学理论的结果。这一结果标志着考虑量子效应的重要性，特别是，电子隧穿，以正确地描述在纳米尺度上的等离子体系统的发射效应。
2022-01-14 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
Aluminium nanoparticle-based ultra-wideband high-performance polarizer
本文提出CaF_2衬底上半浸没式Al纳米二聚体超宽带偏振器，通过FDTD仿真验证其在NIR至THz范围的高消光比与低插入损耗。
2024-07-11 physics.app-ph physics.comp-ph physics.optics
Near-field enhancement by a metasurface at octupole plasmon resonance in periodic disc dimers
本研究通过八极子等离子体共振在周期性圆盘双极结构中实现高近场增强，揭示了高阶多极共振在等离子体结构中的应用潜力。
2025-10-21 physics.optics
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
Ab-initio nanoplasmonics: The impact of atomic structure
我们提出了一个从头计算的金属纳米粒子二聚体中的局部表面等离子体的杂化研究。原子结构是量子纳米等离子体理论研究中经常被忽略的一个重要因素，当考虑纳米粒子间的亚纳米间隙时，原子结构对纳米粒子的光吸收特性有很大的影响。我们证明，这影响的二聚体的光学共振的杂交，并导致显着较小的电场增强相比，标准的jeldom模型。此外，我们表明，在微观尺度上的金属表面的量子化成为重要的等离子体激元响应的其他众所周知的量子校正，这意味着原子结构必须考虑到现实的纳米等离子体激元器件获得定量预测。
2014-10-16 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.optics
Orientation dependence of optical activity in light scattering by nanoparticle clusters
纳米颗粒簇的光学性质随着组成颗粒的空间排列而变化，而且还随着簇相对于入射光的总体取向而变化。这在纳米级手性和相关手性光学响应的背景下特别重要，例如圆二色性或远场中圆偏振光的差分散射，或近场中光学手性的局部程度。我们探讨了一些典型的几何形状的角度依赖性等数量：一个二聚体的金纳米棒，螺旋的金纳米球，和硅颗粒的线性链。这些例子用来说明可能的变化与光的入射方向的手光学响应，但也因此，一个强大的取向平均程序的重要性时，建模一般集群的粒子在随机取向。我们的结果得到了严格的叠加T-矩阵方法，它提供了精确的取向平均性能的解析公式。
2021-11-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Learning and predicting photonic responses of plasmonic nanoparticle assemblies via dual variational autoencoders
我们展示了机器学习的应用，通过双变分自动编码器（双VAE）从高光谱图像数据中快速准确地提取等离子体粒子簇的几何形状。在该方法中，信息在分别作用于颗粒形状数据和光谱数据的两个VAE的潜在空间之间共享，但是对形状-光谱对执行共同编码。我们表明，这种方法可以建立纳米粒子的几何特征与其远场光子响应之间的关系，证明我们可以使用高光谱暗场显微镜来准确预测几何形状以高保真度自动化方式在衍射极限以下检测多粒子组装体的（粒子数、排列）（对于单体（0.96）、二聚体（0.86）和三聚体（0.58））。这种通过共享编码建立结构-性质关系的方法是通用的，并且应该应用于分子和纳米材料系统成像中的更广泛的材料科学和物理问题。
2022-08-08 cond-mat.dis-nn physics.optics
Holographic characterization and tracking of colloidal dimers in the effective-sphere approximation
胶体球的同轴全息图可以用光散射的洛伦兹-米氏理论进行分析，以纳米级精度测量球体的三维位置，同时以千分之一的精度测量其直径和折射率。将相同的技术应用于非球面或不均匀的颗粒，产生代表颗粒几何形状和组成的平均值的有效球体的位置、直径和折射率。这种有效球的解释已成功地应用于多孔，酒窝和涂层的球体，以及纳米颗粒的分形簇，所有的不均匀性出现在小于光波长的长度尺度。在这里，我们结合数值和实验研究，探讨有效领域的特征对称二聚体的微米级领域，一类非球面物体，通常出现在现实世界中的分散体。我们的研究表明，有效球的解释有效地识别二聚体的单分散胶体球的全息表征研究。二聚体轴向位置的有效球估计值与其质心的真实值非常接近。此外，有效球直径和折射率的趋势可用于测量二聚体的三维取向。当应用到胶体二聚体运输的Poiffille流，估计的取向分布是一致的预期布朗粒子经历杰弗里轨道。
2020-12-24 cond-mat.soft physics.optics
Quality factor of plasmonic monopartite and bipartite surface lattice resonances
表面晶格共振（SLR）是由局域表面等离子体（LSP）和传播的瑞利反常（RA）之间的杂交产生的纳米颗粒共振的集体激发。与相应的LSP相比，SLR表现出更高的品质因数。事实上，由于品质因数取决于组成共振和它们的杂化，如何以解析形式将其参数化是一个重要的问题。我们已经研究了角分辨和偏振分辨反射光谱，时间耦合模理论（CMT）和时域有限差分（FDTD）模拟所产生的二维金单组分纳米粒子阵列的SLR。的SLR的散射矩阵的制定，揭示了光谱失谐和LSP和RA之间的相互作用强度在管理的品质因数的重要性。然后，我们扩展CMT方法来研究二分阵列，其中纳米颗粒二聚体，并发现两个LSP之间的耦合起着重要作用，进一步提高品质因数。具体地，耦合参与控制失谐因子以及确定耦合的亮或暗模式是否与RA杂交。暗模式杂交可以强烈地增强品质因数，这在单组分对应物中是不可能的。
2021-08-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optimal design of nanoplasmonic materials using genetic algorithms as a multi-parameter optimization tool
基于多参数遗传算法的最优控制方法被应用于具有预定光学性质和功能的等离子体纳米结构的设计。我们首先开发纳米级金属透镜，将入射平面波聚焦到预先指定的空间限制点上。我们的研究结果说明了对称性破缺的作用，并揭示了有利于二聚体结构的最佳光定位的原则。接下来，我们设计了一个周期性的银粒子阵列，以修改入射的偏振，线性偏振平面波在所需的方式，同时在空间中定位的光。这些结果提供了对决定金属纳米颗粒及其阵列的双折射性质的结构特征的深入了解。各种潜在的应用，可以设想，我们注意到纳米级光源的设计与可控的相干性和偏振特性，可以用于相干控制的分子或电子动力学在纳米级。
2008-05-19 physics.optics
