Plasmonic drag photocurrent in graphene at extreme nonlocality
通常认为，在具有中心对称晶格的二维系统中，光电流产生于结构不均匀处，例如pn结。在这里，我们研究了与驱动电磁场的不均匀性相关的光电流产生的替代机制，称为“等离子体阻力”。它与从场到传导电子的直接动量转移相关联，并且可以由非局部非线性电导率$σ^{(2)}({\bf q},ω)$表征。通过建立一个充分考虑非局域性的非线性电导率的经典动力学模型，证明了当波相速度与电子费米速度一致时，非局域性电导率会共振增强。这种增强被解释为电子和波之间的相位锁定。我们讨论了一个可能的实验，其中非均匀场是由传播的石墨烯等离子体产生的，并找到了电流响应度与等离子体速度的上限。当波速接近费米速度时，该极限由共振生长的$σ^{(2)}({\bf q},ω)$和发散的电子动能之间的竞争设定。
2021-06-23 cond-mat.mes-hall
Nonlocal response in plasmonic waveguiding with extreme light confinement
我们提出了一种新的线性等离子体响应的波动方程，通过结合耦合的实空间电场和电流密度的微分方程。非局部动力学充分占，制定是非常适合于数值实现，使我们能够研究具有亚纳米横截面的波导表现出极端的光限制。我们发现，槽和楔形波导有一个基本的下限，在其模式限制，只有捕获的非局部理论。该限制转化为相应的珀塞尔因子的上限，因此对量子等离子体具有重要意义。
2013-06-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Green function surface-integral method for nonlocal response of plasmonic nanowires in arbitrary dielectric environments
我们开发了一个非局部响应的广义格林函数表面积分法（GSIM），也被称为边界元法（BEM）。该方法可以精确描述任意形状等离子体纳米线在任意介质背景下的线性流体动力学非局域响应。以前所有用于非局部响应的通用方法都是批量方法。我们还扩大了可能的几何形状，通常的本地响应GSIM可以应用，通过显示如何正则化的奇异性，发生在表面积分时，纳米粒子接触电介质基板。同样的正则化也适用于非局部响应。此外，一个有效的理论来解释数值观察到的非局部效应。非均匀背景中圆柱形纳米线的非局域频率蓝移一般随纳米线半径和纵向波数的减小、有效背景介电常数或模式不均匀性的增大而增大。的不均匀性可以表示在一个有效的角动量的表面等离激元模式。我们比较本地和非本地响应的独立的纳米线，和纳米线接近和平面介电基板上。特别是对于后者的几何形状，相当大的差异消光截面被发现为本地相比，非本地的响应，类似于所发现的等离子体二聚体结构。
2013-07-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical Response of Finite-Thickness Ultrathin Plasmonic Films
我们讨论了有限横向尺寸的等离子体激元薄膜的光学响应特性。由于它们的等离子体频率空间色散所造成的空间限制的电子运动，薄膜介电常数张量是空间色散以及因此非本地。这种限制引起的非局域性可以导致特殊的磁光效应。例如，膜的磁导率的频率依赖性表现出随着膜纵横比增加而向红色偏移的尖锐共振结构。适当调谐的有限横向尺寸的等离子体薄膜可以在红外频率范围内具有负折射效应。我们讨论了如何控制这些磁光特性，并表明它们可以通过调整薄膜的化学成分，等离子体材料的质量，纵横比，和周围的薄膜进行调谐。
2018-06-02 cond-mat.mes-hall
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
Battling Retardation And Nonlocality: The hunt For The Ultimate Plasmonic Cascade Nanolens
我们进行了研究的等离子体级联纳米透镜在量子和经典制度的可实现的场增强，并探讨在较大尺寸的延迟和在较小尺寸的非局域性和其他量子效应的限制。我们比较了钠纳米透镜在局部和非局部形式主义的近场响应，发现增加的电子表面散射降低了场增强超过一个数量级。探索大的参数空间，在局部近似下，一些等离子体金属以及极性介电SiC。使用局部表面声子极化激元，它可以激发在极性极化，是一种有效的策略，克服延迟由于较低的能量声子频率。最后，我们将纳米透镜与更常见的二聚体配置进行比较，我们发现优越的几何形状关键取决于所使用的材料，贵金属纳米透镜不太可能提供比等效二聚体更好的性能。有趣的是，与相应的二聚体配置相比，SiC纳米透镜可以提供更大的最大场增强，这表明未来在构建纳米透镜方面的努力应该基于极性取向。
2017-12-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nonlocal and nonlinear plasmonics in atomically thin heterostructures
University of Southern Denmark（南丹麦大学）；POLIMA—Center for Polariton-driven Light–Matter Interactions, University of Southern Denmark（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（丹麦高级研究院，南丹麦大学）
研究通过原子薄异质结构中的非局部效应，揭示了电可重构二维异质结构中等离子体辅助的非线性光学非线性相互作用，展示了对称性和异质结构耦合对谐波生成过程的影响。
2025-12-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Modified field enhancement in plasmonic nanowire dimers due to nonlocal response
我们研究了非局域光学响应对金属纳米线的光学性质的影响，通过数值实现任意纳米线几何形状的流体动力学Drude模型。我们首先证明了我们的频域有限元实现的准确性，基准它在一个很宽的频率范围内对分析结果的消光截面的圆柱形等离子体纳米线。我们的主要结果涉及更复杂的几何形状，即圆柱形和蝴蝶结纳米线二聚体，可以强烈增强光场。对于这两种类型的二聚体，我们发现，非局域响应可以强烈影响之间的二聚体和各自的消光截面的字段增强。特别是，我们给出的例子附近的杂交等离子体激元二聚体共振，仍然很大，但近两倍小于通常的本地响应描述的最大字段增强。同时，对于固定的频率，场增强和截面也可以显着增强在非局部响应模型。
2011-10-07 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Ensembles of plasmonic nanospheres at optical frequencies and a problem of negative index behavior
金属纳米颗粒阵列支持个体和集体等离子体激元激发，这有助于各种超材料中的不寻常现象，如表面增强拉曼散射，异常透明度，负折射率和亚波长分辨率。我们已经研究了电磁响应的双克朗的晶格和薄膜包含多达三个单层的金属纳米球。开立方Kron晶格表现出“软”电磁响应，但没有负折射率行为。紧密排列的阵列表现类似：在某些波长下有等离子体共振和非常高的透射率，这些波长远大于粒子之间的间隔，以及“软”磁响应，具有小但正的有效折射率。通过实验来验证这些预测将会很有趣。
2007-01-09 cond-mat.mes-hall
Monitoring strong coupling in nonlocal plasmonics with electron spectroscopies
等离子激元-激子极化激元通过使得能够更仔细地研究量子光学效应并且促进基于例如玻色-爱因斯坦凝聚和极化激元激光的新技术，提供了在纳米级控制光-物质相互作用的令人兴奋的可能性。然而，观察和可视化极化激元是具有挑战性的，传统的光学显微镜技术往往会导致关于等离子激元-激子耦合的出现和强度的模糊性。电子显微镜提供了一个更强大的手段来研究和验证plexcitons的性质，但仍然受到仪器的限制和分辨率。因此，一个简单的理论描述的电子束激发plexcitons是至关重要的，以补充正在进行的实验工作。在这里，我们应用电子损失和光子发射概率的解析解来评估等离子激元-激子耦合研究，无论是最近采用的电子能量损失光谱技术，或与迄今为止未探索在这方面的阴极发光光谱。预见到的必要性，占量子校正等离子体响应，我们扩展这些解决方案的框架内一般非局部流体动力学描述。作为一个具体的例子，我们研究核壳球形发射体分子杂交，超越标准的本地响应近似通过流体力学Drude模型筛选和广义非局部光学响应理论的非局部阻尼。我们表明，电子显微镜是非常强大的，在描述发射器的相互作用，否则弱激发的光学手段高阶等离子体多极子，生存的响应时，量子知情的模型被认为是。
2020-02-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Far- and Near-Field Heat Transfer in Transdimensional Plasmonic Film Systems
本文对比非局域与局域Drude模型，研究跨维度等离激元薄膜的热传递，发现非局域模型可增强近场热流并提升对超薄膜辐射热传递的理解。
2022-11-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Surface quantum response of plasmonic heterodimers: revealing the hidden nonlocality
University of Southern Denmark（南丹麦大学）；University of Graz（格拉茨大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
本文通过表面响应形式体系研究等离激元异质二聚体的量子效应，发现局域源可独立探测各粒子响应，为极端等离激元光-物质相互作用提供新见解。
2026-10-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum-informed plasmonics for strong coupling: the role of electron spill-out
本文研究了非局域性（特别是电子溢出和 Landau 阻尼）对球形等离子体-激子复合物强耦合的影响，通过在 Mie 理论中引入 Feibelman 参数修正，发现非局域性对模式反交叉的影响极小，验证了局域响应近似在强耦合光子学中的准确性。
2023-11-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Application of Madelung Hydrodynamics to Plasmonics and Nonlinear Optics in Two-Dimensional Materials
本文将马德隆流体动力学模型应用于二维电子气研究，通过结合该模型与泊松方程计算磁等离激元谱、磁光导率及二次谐波产生，分析非线性自调制现象，推导重整化谱解析表达式，揭示非线性对等离激元的调控作用。
2025-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Intrinsic Optical and Electronic Properties from Quantitative Analysis of Plasmonic Semiconductor Nanocrystal Ensemble Optical Extinction
由杂质半导体纳米晶体（NC）中的局部表面等离子体共振引起的光学消光光谱具有由自由载流子浓度和用于阻尼这些自由载流子的振荡的各种机制确定的强度和线形。然而，当测量系综的光谱时，这些固有性质被非均匀加宽卷积。我们发现，传统的德鲁德近似不配备从一个异质系综的杂质半导体NC拟合光谱，并产生拟合结果，违反米氏散射理论。非均匀系综德鲁德近似（HEDA）模型纠正了这个问题，占系综非均匀性和近地表耗尽。HEDA模型适用于锡掺杂的氧化铟NC的范围内的大小和掺杂水平，但我们希望它可以用于任何各向同性等离子体粒子在准静态政权。它捕获单个NC光学特性及其对系综光谱的贡献，从而能够从系综测量分析固有NC特性。品质因数的平均NC在每个合奏量化，并发现显着高于合奏。载流子迁移率和电导率来自HEDA拟合匹配的散装薄膜文献中测量。
2020-09-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nonreciprocal plasmonic response of drift-biased two-dimensional metals
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）；Danish Institute for Advanced Study, University of Southern Denmark（南丹麦大学丹麦高等研究院）
该研究针对两类二维电子气建立非局部电动力学框架，发现相同漂移参数下抛物线型2DEG非互易性更强，其为可调谐非互易等离激元学提供了有前景平台。
2026-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Self-similar plasmonic nanolenses: mesoscopic ensemble averaging and chiral light-matter interactions
本文研究自相似等离激元纳米透镜的量子介观修正与制备错位，通过表面响应形式和大规模系综平均表明近场增强对1 nm内错位稳健，且缺陷可诱导显著手征光学响应。
2025-02-07 cond-mat.mes-hall
Disordered ensembles of strongly coupled single-molecule plasmonic picocavities as nonlinear optical metamaterials
我们建议使用分子picocavity合奏宏观相干非线性光学器件，使纳米级强耦合。对于一个通用的picocavity模型，包括分子和光子的无序，我们推导出理论上的性能界限相干交叉相位调制信号使用弱经典场的不同频率。我们表明，强耦合的picocavity { \it vacua}与特定的振动边带中的分子发射光谱的结果在一个显着的变化的超材料的有效折射率相对于一个无分子的情况下，由于真空诱导的Autler-Townes效应。对于一个现实的分子无序模型，我们证明了交叉相位调制的光场弱至10千瓦/厘米$^2$是可行的，在室温下使用分子picocavities的稀系综，提供了有限的真空是不共振驱动的外部探测场}。我们的工作为利用强耦合进行光态制备和量子控制的等离子体超材料的发展铺平了道路。
2022-02-21 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Generalized nonlocal optical response in nanoplasmonics
金属纳米结构表现出与局部表面等离子体激元激发相关的多种光学共振。最近在亚纳米到原子尺度上对等离子体现象的观察刺激了各种复杂理论方法的发展。相反，在这里，我们提出了一个比较简单的半经典广义非局部光学响应（GNOR）理论，统一量子压力对流效应和诱导电荷扩散动力学，伴随着复值GNOR参数。我们的理论解释了令人惊讶的频率偏移和尺寸依赖的阻尼在个别金属纳米粒子（MNP），以及观察到的扩大的交叉制度从键合偶极等离子体到电荷转移等离子体在MNP二聚体，从而解开一个经典的加宽机制，甚至主导了广泛预期的短路量子隧穿。我们预计，GNOR理论可以成功地应用于等离子体激元广泛的一类导电介质，包括杂质半导体和低维材料，如石墨烯。
2013-12-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
How nonlocal damping reduces plasmon-enhanced fluorescence in ultranarrow gaps
理论上探讨了等离子体辅助荧光增强的非经典修饰，通过在典型等离子体结构中遇到的窄间隙处放置两级偶极发射体，即不同金属纳米颗粒的二聚体和三聚体。通过详细的模拟，与适当的分析建模相比，它表明，在经典电动力学，并减少分离探索这里，荧光增强因子的顺序$10^{5}$可以实现，与发散行为的颗粒接触制度接近。这一显著的预测主要是由激发率的急剧增加所引发的相应的领域内的差距增强。然而，一旦非经典修正包括在内，放大因子减少了两个数量级，并达到了较窄的间隙的饱和状态。这些非经典的限制证明了基于广义的非局部光学响应理论，该帐户在一个有效的方式不仅为非局部屏蔽，但也为增强朗道阻尼附近的金属表面的模拟。一个简单的策略，引入非局部修正的解析解也提出了。因此，它示出的金属的非局部光学响应施加更现实的，有限的上限与超小等离子体激元腔可行的增强，从而提供了更接近最先进的实验状态的理论描述。
2017-07-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Cooperative emission mediated by cooperative energy transfer to a plasmonic antenna
我们开发了一个理论的合作发射介导的合作能量转移（CET）从一个合奏的量子发射器（QE）的等离子体天线的速率等于个人QE-等离子体能量转移率的总和。如果天线辐射效率足够高，则以与系综尺寸成比例的近似相同的协作速率辐射掉所传递的能量。我们推导出明确的表达式，在当地的领域，合作Purcell因子和增强因子的功率谱有效的等离子体结构的任何形状的特征尺寸小于辐射波长。辐射的功率谱保留了等离子体共振线型与整体振幅缩放与合奏大小。如果QE位于具有几乎恒定的等离子体局域态密度（LDOS）的区域中，例如，在等离子体纳米腔中，我们证明了CET速率与激发的QE数量呈线性关系，与实验一致，并且可以通过改变激发功率在很宽的范围内进行调谐。对于分布在等离子体激元模体积饱和的扩展区域中的QE，我们证明了合作Purcell因子具有与系统尺寸无关的通用形式。CET机制也结合了等离子体激元LDOS增强，从而产生了控制场增强极限之外的发射速率的可能性。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Circular dichroism in nanoparticle helices as a template for assessing quantum-informed models in plasmonics
随着等离子体的特征长度迅速接近亚纳米范围，量子信息模型可以捕获经典电动力学的标准近似无法访问的电子气量子性质的那些方面，甚至超越自由电子描述，变得越来越重要。在这里，我们提出了一个模板，通过金属纳米粒子螺旋的圆二色性信号，比较和验证这些模型的预测。为了说明的目的，我们比较了三种广泛使用的模型，每种模型在不同的纳米颗粒分离和支配其自身的物理机制，即流体动力学Drude模型，广义非局部光学响应理论，和量子校正模型隧道效应。我们的计算表明，事实上，每种情况下的特点是从根本上独特的响应，总是不同的预测的局部光学响应近似的经典电动力学，占主导地位的模型敏感的吸收双峰功能。在圆二色光谱中，模型之间的显著差异表现为容易追踪的符号变化，而不是相邻的吸收峰，从而克服了实验分辨率的限制，并能够有效地评估量子信息理论对极端纳米等离子体的适用性。
2018-09-07 cond-mat.mes-hall
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
Spatially Uniform and Defect-Tolerant Plasmonic Responses in 3D printed Gold Nanoparticle Assemblies
Paderborn University（帕德博恩大学）；Kumoh National Institute of Technology（龟尾国立科学技术院）；Gumi Electronics & Information Technology Research Institute（龟尾电子信息技术研究院）；Hallym University（韩国基督教大学）
通过弯月面引导组装制备三维金纳米颗粒柱，利用暗场散射和电磁模拟证明其等离激元响应具有空间均匀性和缺陷容忍性，并通过核-卫星结构实现组分可调的光学响应。
2026-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Impact of surface roughness in nanogap plasmonic systems
最近的结果表明，前所未有的控制两个金属元素之间的间隔距离数百纳米的大小，在中红外波长的自由电子非局部响应的影响。然而，由于制造引起的表面粗糙度，大多数金属系统仍然遭受一定程度的不均匀性。这种系统中的纳米级粗糙度可能会阻碍对微观相互作用作用的理解。在这里，我们调查的同轴纳米孔共振在中红外频率的表面粗糙度的影响。我们发现，虽然随机粗糙度以不可预测的方式改变了共振，但仍然可以清楚地观察到非局部效应的影响。粗糙度引起的扰动的峰值共振的系统显示出很强的相关性与有效的间隙大小的个别样品。然后，可以通过对结构系综进行测量来抑制由于制造缺陷引起的波动，其中对大量样本进行平均提供了对理想系统的光学特性的精确测量。
2020-01-24 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Unusual resonances in nanoplasmonic structures due to nonlocal response
本文研究了流体力学Drude模型中受限电子气的非定域响应。我们解决的问题是否等离子体纳米结构表现出非局部共振，没有对应的本地响应德鲁德模型。避免通常的准静态近似，我们发现，这样的共振确实发生，但只有以上的等离子体频率。因此，最近发现的非局域共振在光学频率非常小的结构，在准静态近似下获得的，是非物理的。作为一个具体的例子，我们考虑纳米金属圆柱体，消光截面和场分布可以计算分析。
2011-09-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
How To Identify Plasmons from the Optical Response of Nanostructures
等离子体的一个有希望的趋势是将等离子体支持结构的尺寸缩小到几纳米，从而能够在极端亚波长尺度上控制光与物质的相互作用。在这个极限下，量子力学效应，如非局域屏蔽和尺寸量子化，强烈影响等离子体响应，使其与经典预测有很大不同。对于非常小的团簇和分子，集体等离子体激元模式很难与其他激发（如单电子跃迁）区分开来。使用严格的量子力学计算技术的各种各样的物理系统，我们描述了一个纳米结构的光学共振可以被分类为无论是等离子体或非等离子体。更确切地说，我们定义了一个通用的度量这样的分类，广义等离子体指数（GPI），它可以直接实现在任何计算电子结构方法或经典电磁方法来区分等离子体从单粒子激发和光子模式。使用GPI，我们研究了广泛的系统中的光共振的等离子体性，包括：随着电子的大小和数量的增加，在小的凝胶球中出现等离子体行为;原子尺度的金属簇作为原子数量的函数;和纳米结构的石墨烯作为大小和掺杂的函数，在多环芳烃中的分子等离子体。我们的研究为基于分子等离子体的超小纳米结构的进一步发展提供了坚实的基础
2017-09-20 cond-mat.mes-hall
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
The nonlocal response of plasmonic materials and nanostructures is usually described within a hydrodynamic approach which is based on the Euler-Drude equation. In this work, we reconsider this approach within linear response theory and employ Halevi's extension to this standard hydrodynamic model. After discussing the impact of this improved model, which we term the Halevi model, on the propagation of longitudinal volume modes, we accordingly extend the Mie-Ruppin theory. Specifically, we derive the dispersion relation of cylindrical surface plasmons. This reveals a nonlocal, collisional dampi…
2022-09-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Theory of Optical Nonlocality in Polar Dielectrics
中红外线的亚波长限制可以利用极性介电晶体在其Reststrahlen光谱区域中的类金属光学响应来实现，其中它们支持称为表面声子极化激元的消逝模式。在过去的几年里，研究声子极化激元定位在纳米谐振器和分层异质结构已经取得了显着的成功，突出了他们作为一个有前途的平台，中红外纳米光子应用。在这里，我们证明了在纳米物体的声子极化激元的标准本地介电描述失败，由于声子响应的非本地性质，我们开发了相应的非本地理论。我们的一般理论的应用，以介电纳米球和薄膜表明，极性的电子束表现出丰富的非局域现象，定性不同的等离子体系统之一，由于负色散的声子光学模式。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Nonlocal formalism for nanoplasmonics: phenomenological and semi-classical considerations
在探索真正的纳米尺度时，金属纳米结构的等离子体激元响应预计将表现出电子气的非局部动力学。我们扩展的本地响应近似（基于欧姆定律），以考虑一般的短程非本地响应的均匀电子气。在没有详细说明基本物理机制的情况下，我们展示了这如何导致电磁波方程中的拉普拉斯修正项。在流体动力学模型中，我们明确地证明了这一点，我们确定的特征非局部范围是vF/ω，其中vF是费米速度和ω是光学角频率。对于贵金属，当特征器件尺寸接近~1-10 nm时，这给出了显著的校正，而在更宏观的长度尺度下，等离子体现象很好地被局部Drude响应所解释。
2013-06-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS): nonlocal limitations
巨场增强和场奇异性是通常采用的局部响应框架的自然结果。我们发现，更一般的非局部处理等离子体响应导致新的和可能的基本限制场增强与重要的后果，我们的理解SERS。电子气的固有长度尺度用于涂抹出假设的场奇异性，即使对于具有无限尖锐特征的几何形状，也使SERS增强因子有限。对于银纳米槽结构，由半圆柱体的周期性阵列（半径高达120 nm）模拟，我们没有发现超过十个数量级（10^10）的增强因子。
2012-05-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Influence of spatial dispersion on surface plasmons, nanoparticles and grating couplers
最近的实验表明，空间色散可能对等离子体结构的响应有显着的影响。这表明，在某些情况下，Drude模型应该被更高级的描述所取代，这些描述将空间分散考虑在内，比如流体动力学模型。在这里，我们表明，在金属响应的非局域性影响表面等离子体激元在金属和高介电常数的电介质之间的界面处传播。作为一个直接的结果，任何半径大于20 nm的纳米粒子可以预期是敏感的空间分散，无论其大小。对于允许激发表面等离子体激元的简单金属光栅，预期有相同的行为，就像伍德的著名实验一样。重要的是，我们的工作表明，对于高介电常数电介质中的任何等离子体结构，都应该考虑非定域性。
2019-04-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Extremely confined gap plasmon modes: when nonlocality matters
从历史上看，等离子体领域一直依赖于经典电动力学的框架，即使在处理纳米级金属结构时也应用材料响应的局部响应近似。然而，当接近电磁辐射的原子尺度约束时，预期介观效应变得可观察到，例如，与电子气的非局部电动表面响应相关的那些。我们研究非局域效应在传播间隙表面等离子体模式的金属-电介质-金属平面波导，利用单晶金片分离的原子层沉积的氧化铝。我们使用扫描近场光学显微镜直接访问近场的这种限制间隙等离子体激元模式和测量它们的色散关系（通过其复值传播常数）。我们将我们的实验结果与广义非局部光学响应理论的预测进行比较，以揭示非局部阻尼的签名，这对于较小的介电间隙变得明显。
2021-11-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Origin of optical nonlinearity in plasmonic semiconductor nanostructures
本文通过实验和流体动力学建模证明重掺杂半导体中的自由电子非线性效率可比传统电介质高几个数量级，并可通过调节掺杂水平控制非线性效率及其光谱位置，为全半导体光子集成电路中的等离子体非线性应用奠定基础。
2024-02-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon-induced coherence, exciton-induced transparency and Fano interference for hybrid plasmonic systems in strong coupling regime
本文提出解析模型描述发射体与局域表面等离激元耦合的强耦合转变，揭示近场耦合与Fano干涉两种机制，并发现等离激元诱导相干性使Fano参数随体系增大而缩放，影响散射谱形。
2025-06-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Stimulated Raman Adiabatic Passage (STIRAP) as a Route to Achieving Optical Control in Plasmonics
采用自洽模型研究了三能级量子辐射体与等离子体系统耦合的光学性质。结果表明，受激拉曼绝热通过（STIRAP）技术可以成功地用于控制具有集体效应的杂化材料的光学性质，并在光-物质相互作用中发挥重要作用。我们考虑了一个核-壳纳米线组成的银核和耦合量子发射器的外壳，并利用STIRAP计划来控制这种系统的散射效率在频率和空间依赖的方式。在STIRAP诱导的粒子数向终态的转移发生后，核壳纳米线表现出两组Rabi分裂，Fano线型表明在等离子体近场驱动下两种不同原子跃迁之间存在强相互作用.
2012-08-24 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Direct electrical modulation of surface response in a single plasmonic nanoresonator
本文通过对单个等离激元纳米谐振器直接充电并测量共振变化，证明电学调制可改变表面电流、频率与线宽，为电控非经典表面效应及超小型等离激元器件提供基础。
2024-07-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Continuum Limit of Nonlocal Electrostatics in Random Media
South Dakota School of Mines and Technology（南达科他矿业与技术学院）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
本文推导了随机电荷密度场静电能量的双尺度连续极限，证明局部与非局部能量几乎必然收敛，并验证了独立单元随机位移模型中的相关假设。
2026-10-15 cond-mat.mes-hall math.AP
Interrogating Quantum Nonlocal Effects in Nanoplasmonics through Electron-Beam Spectroscopy
该研究提出利用电子束光谱（EELS和CL）获取金属Feibelman $d$-参数，以严格描述量子非局域效应，并证明其对纳米尺度等离子体光谱有显著影响，为纳米等离子体中的非经典效应建模提供了实用途径。
2023-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Laplacian-Level Quantum Hydrodynamic Theory for Plasmonics
准确描述亚波长金属粒子和纳米间隙结构的光学响应是等离子体学的关键问题。量子流体力学理论（QHT）由于考虑了非局域性和溢出效应，已成为计算金属纳米粒子（NP）光学响应的一种强有力的方法。然而，用常规QHT获得的金属NP的吸收光谱，即，结合了爱因斯坦-费米（TF）和冯·魏茨泽克（vW）动能（KE）贡献的表面等离子体激元的能量可以受到能量高于主要局域表面等离子体激元（LSP）的几个寄生共振的影响。这些峰不存在于参考时间依赖密度泛函理论（TD-DFT）光谱中，相反，其中仅存在宽肩。此外，我们在这里表明，这些峰不正确地降低LSP峰强度，并有很强的依赖于模拟域的大小，使QHT吸收光谱的正确计算可能是有问题的。在这篇文章中，我们介绍了一个更一般的QHT方法占KE的贡献取决于拉普拉斯的电子密度（$q$），因此，超越了梯度的TFvW功能。我们表明，采用KE功能与$q^2$成比例的一项的结果在吸收光谱的假峰，正确的强度和数值稳定的贝内特状态的LSP共振。最后，我们提出了一种新的拉普拉斯水平KE能量泛函，是非常准确的描述不同尺寸的纳米粒子的光学性质，以及二聚体。
2021-03-09 cond-mat.mes-hall physics.plasm-ph
Deep learning enabled strategies for modelling of complex aperiodic plasmonic metasurfaces of arbitrary size
光学相互作用对纳米结构在复杂环境中的光学响应有重要影响。考虑到大型结构群的相互作用，需要计算量大的数值计算。特别是如果没有周期性可以利用，全场模拟可以变得过于昂贵。在这里，我们提出了一种方法的数值描述的非周期性组装的等离子体纳米结构。我们的方法是基于修饰的极化率，这是传统上非常昂贵的计算，一个问题，我们缓解使用深度卷积神经网络作为代理模型。我们证明，该方法提供了高精度的误差在百分之一的顺序。在相互作用主要是短程的情况下，例如对于平面超颖表面的面外照射，它可以用于描述基本上无限大小的非周期性超颖表面，包含数千个无序的等离子体纳米结构。我们还表明，该模型是能够光谱解析耦合效应。因此，该方法对于元表面领域具有最高的兴趣。它提供了显着的优势，如大型非周期性平面元结构的均匀化或复杂的波前在微米尺度的设计，其中光学相互作用发挥了至关重要的作用。
2021-12-08 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Parameter-free quantum hydrodynamic theory for plasmonics: Electron density-dependent damping rate and diffusion coefficient
等离子体激元学是一个快速发展的领域，它使基础科学和各种量子光电子器件的发明成为可能。准确、有效地计算纳米尺度金属结构的光学响应具有重要的意义。量子流体力学理论（QHT）提供了一个有效的描述自由电子气，其中考虑了非局域性和溢出的量子效应。在这项工作中，我们介绍了一个一般的QHT，其中包括扩散占的扩大，这是一个关键问题，在实际应用中的表面等离子体激元。我们将引入一个密度相关的扩散系数，以给出非常精确的线宽。这是一种自洽的方法，其中基态和激发态通过使用相同的能量泛函来求解，其中动能由Fermi和von Weizsäcker（vW）形式描述。此外，我们的QHT方法是稳定的，通过引入一个电子密度依赖的阻尼率。对于不同尺寸的钠纳米球，QHT方法计算的等离子体激元能量和展宽与密度泛函理论和Kreibig公式计算的结果吻合得很好。通过将我们的QHT方法应用于钠凝胶纳米棒，我们清楚地表明，我们的方法能够实现无参数模拟，即不依赖于任何经验参数，如尺寸依赖的阻尼率和扩散系数。发现谐振波长与纵横比之间存在着理想的线性关系。宽度随着纵横比和高度的增加而减小。计算结果表明，我们的QHT方法提供了一个明确的和统一的方式来考虑尺寸依赖的频率偏移和任意形状的几何形状的加宽。该方法具有可靠性高、鲁棒性好、可预测性强等特点，为等离子体激元的研究提供了一个通用而有效的平台。
2022-01-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Crystalline metal flakes: Platforms for advanced plasmonics and hybrid 2D material architectures
Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；Leibniz Institute of Photonic Technology（莱布尼茨光子技术研究所）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）
晶体金属薄片在纳米光子学中作为多功能平台，具有高结晶度和光学质量，适用于先进等离子体学、量子光子学和混合光子系统，其优势在于低损耗和高精度纳米结构化能力。
2026-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Nanoplasmonics beyond Ohm's law
在微小的金属纳米结构中，量子限制和非局域响应改变了集体等离子体行为，具有重要的后果，例如场增强和消光截面。我们报告我们的最新发展的一个真正的空间制定的运动方程，超越了常见的局部响应近似和使用的欧姆定律作为中央本构方程。电子气处理内的半经典流体动力学模型的出现一个新的内在的长度尺度。我们简要地回顾了新的控制波动方程，并给出了应用非局部框架的孤立粒子，二聚体和波纹表面的消光截面和场增强计算的例子。
2012-08-01 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
