Nucleation of plasmonic resonance nanoparticles
我们预测电磁场驱动的纳米粒子的成核，提供与场频率共振的等离子体振荡。振荡假设的阶段，最大化的粒子极化和能量增益由于成核。我们推导出相应的成核势垒和颗粒形状与场频率和强度，金属等离子体频率，电导率，和主机介电常数的封闭形式的表达式。我们表明，等离子体激元极化允许在零场不稳定的粒子的成核。
2012-05-18 cond-mat.mes-hall
Plasmon-enhanced second harmonic generation in semiconductor quantum dots close to metal nanoparticles
我们报道了非中心对称半导体CdS量子点与孤立的银纳米颗粒紧密接触时，其光学二次谐波信号的增强。强度增强约为1000。我们还表明，当入射激光频率$ω$朝向银等离子体激元在$2ω$的光谱位置调谐时，增强增加，证明银纳米颗粒修改非线性发射。
2012-02-14 cond-mat.mes-hall
Rhodium Nanoparticles for Ultraviolet Plasmonics
介绍了用于紫外等离子体激元的非氧化性催化贵金属铑。通过改进的多元醇还原方法合成的8 nm Rh纳米颗粒的平面三脚架在330 nm附近具有计算的局部表面等离子体共振。通过连接对氨基硫酚，局部场增强拉曼光谱和加速光损伤下观察到近共振紫外照明，而电荷转移同时增加荧光长达13分钟。结合的局部场增强和电荷转移证明了等离子体增强紫外线的基本步骤。
2015-11-16 cond-mat.mes-hall
Faraday Rotation and One-Way Propagation of Plasmon Waves on a Nanoparticle Chain
我们计算了在静磁场${\bf B}$和液晶基质中沿金属纳米颗粒链传播的等离子体波的色散关系。利用准静态近似和偶极-偶极近似处理不同纳米粒子表面等离子体激元之间的相互作用，得到了色散关系。对于沿粒子链传播的等离子体激元，在一个平行的液晶主机和一个字段的链，我们发现一个小的，但有限的，法拉第旋转角。在一个胆甾相液晶主机和一个平行于链的磁场，左，右移动波的色散关系被发现是不同的。对于某些频率，等离子体波可以仅在两个方向中的一个方向上传播。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall
Resonance Plasmon Linewidth Oscillations in Spheroidal Metallic Nanoparticle Embedded in a Dielectric Matrix
动力学的方法被应用到计算的振荡的表面等离子体激元线宽在球形金属纳米粒子嵌入在任何电介质中。主要的注意力集中在情况下，当自由电子路径是远远大于颗粒尺寸。等离子体共振的线宽作为粒子半径的函数，形状，周围介质的介电常数，和光的频率进行了详细的研究。研究发现，共振等离子体激元线宽随颗粒尺寸和周围介质介电常数的增大而振荡。主要的注意力是支付给电子表面散射等离子体衰变的贡献。以不同半径的钠纳米粒子为例，计算了等离子体共振线宽。动力学方法中得到的结果与已知的从其他模型进行了比较。辐射阻尼的作用进行了讨论。
2012-12-13 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
Radiative damping of surface plasmon resonance in spheroidal metallic nanoparticle embedded in a dielectric medium
采用局域场方法和动力学方程方法计算了任意介质中球形金属纳米粒子的表面等离子体辐射阻尼。详细研究了表面等离子体共振的辐射阻尼随粒子半径、形状、周围介质的介电常数和光频率的变化关系。结果表明，辐射阻尼随粒子半径的平方增长，并随粒子尺寸和周围介质介电常数的变化而振荡。非常注意的是，电子表面散射的等离子体衰变的贡献。所有的辐射阻尼的计算都通过Au和Na纳米颗粒的例子来说明。
2012-10-20 cond-mat.mes-hall
Confronting theoretical results of localized and additional surface plasmon resonances in silver nanoparticles with EELS measurements
Raza等人最近观察到，在封装在氮化硅中的银纳米颗粒中，局部表面等离子体共振和额外的表面等离子体共振的能量蓝移非常大，这还没有完全理解。利用由两个子系统组成的量子模型分别描述金属纳米球的传导电子的质心和内禀运动，以及质心与金属纳米球外的传导电子之间的耦合，首次推导出局域表面等离子体共振的广义能量和谱线展宽尺寸依赖性，克服了通常的1/R尺寸依赖性的发散缺陷.其次，我们提出金属纳米球中的附加表面等离子体共振起源于质心子系统的第一激发态到基态的跃迁，其能级由系统的简并态对校正，系统的简并态对由质心和传导电子的本征运动组成。然后，我们实现了这种额外的表面等离子体共振的银纳米粒子封装在氮化硅和计算结果与实验结果一致。此外，我们得到了一个新的局域表面等离子体共振的能量表达式，我们成功地解释了非常大的能量蓝移的局域表面等离子体共振在几纳米银纳米粒子封装在氮化硅。最后，我们计算了银纳米粒子在碳膜上的局域和附加表面等离子体共振能，计算结果完美地解释了Scholl等人的实验测量。
2020-09-30 cond-mat.mes-hall
Direct Observation of Plasmon Band Formation and Delocalization in Quasi-Infinite Nanoparticle Chains
金属纳米颗粒的链维持强约束的表面等离子体，具有相对低的介电损耗。为了在应用中利用这些特性，例如波导，制造低无序的长链和彻底理解等离子体模式特性，例如色散关系，是必不可少的。在这里，我们使用褶皱模板进行定向自组装来组装金纳米颗粒链。利用这种可升级的方法，可以制造从两个颗粒（140 nm）到20个颗粒（1500 nm）以及更大的链长度。电子能量损失谱支持的边界元模拟，时域有限差分，和一个简化的偶极耦合模型揭示了一个带的等离子体波导模式的退化单粒子模式的详细演变。在与等离子体激元棒状结构的显著差异中，等离子体激元带被限制在激发能中，这允许低于衍射极限的光操纵。非简并表面等离子体激元模式显示出抑制的辐射损失，有效的能量传播超过1500 nm的距离。
2019-10-16 cond-mat.mes-hall
Oscillatory Size-Dependence of the Surface Plasmon Linewidth in Metallic Nanoparticles
研究了金属纳米粒子光吸收光谱中，以电子-空穴对衰减为主要通道时，表面等离子体共振的线宽。在一个半经典的方法，我们发现，电子空穴密度密度相关振荡作为粒子的大小的函数，导致线宽的振荡。这一结果在碱金属和贵金属颗粒的数值上得到了证实。虽然线宽可以强烈增加，但当颗粒嵌入基质中时，振荡持续存在。
2002-04-09 cond-mat.mes-hall
Surface Plasmon Resonance in a metallic nanoparticle embedded in a semiconductor matrix: exciton-plasmon coupling
我们考虑了金属纳米颗粒（NP）中的局域表面等离子体激元与NP嵌入的半导体基质中的激子或弱相互作用的电子-空穴对之间的电磁耦合效应。推导出一个表达式的NP极化率重整化通过这种耦合和两种可能的情况进行了分析，都与Fano型共振的条件：（i）窄束缚激子过渡重叠的NP表面等离子体共振（SPR），和（ii）SPR重叠的抛物线吸收带由于在半导体中的电子-空穴跃迁。在这两种情况下，吸收带线形都是强非洛伦兹的，并且类似于情况（i）中的典型Fano光谱。然而，它看起来不同的情况下（ii）发生的金纳米粒子嵌入在CuO膜和使用的重正化极化率在这项工作中得到的许可证，以获得一个非常好的拟合实验测得的LSPR线形。
2018-10-04 cond-mat.mes-hall
Enhanced plasmonic absorption in spontaneous nanocomplexes of metal nanoparticles with surface modified HPHT nanodiamonds
本研究系统探究金/银纳米颗粒与表面改性HPHT纳米金刚石自发形成复合物，发现低金属浓度下等离激元吸收可增强124%，并提出电荷重分布与干涉效应的竞争模型。
2025-03-26 cond-mat.mes-hall
Surface plasmon in metallic nanoparticles: renormalization effects due to electron-hole excitations
电子环境导致金属纳米颗粒中集体表面等离子体激元激发的退相干和耗散。我们表明，耦合到电子环境的影响的宽度和位置的表面等离子体共振。相对于经典的米氏频率的红移出现除了由纳米颗粒外部的电子密度溢出引起的。我们通过半经典膨胀表征溢出效应，并获得其对温度和纳米颗粒尺寸的依赖性。我们证明，溢出和环境引起的移位是必要的，以解释实验观察到的频率，并确认我们的研究结果的共振频率的随时间变化的局部密度近似计算。的大小和温度依赖性的环境影响的结果在定性协议与泵浦-探测光谱测量的差分光传输。
2006-10-27 cond-mat.mes-hall
Fluorescence coupling to plasmonic nanoparticles
单光子发射器（量子点）和具有特定尺寸和形状的定制金属纳米颗粒的组合允许对光与物质之间的相互作用进行详细研究。纳米粒子增强的近场光学效应会强烈影响附近荧光量子点的吸收和发射。我们表明，一个受控的空间安排，使分析和理解的偏振依赖耦合金属纳米粒子和几个或单个荧光量子点之间。的荧光光谱和寿命的修改进行了分析，并比较以及与模拟。
2017-04-20 cond-mat.mes-hall
Faraday Rotation, Band Splitting, and One-Way Propagation of Plasmon Waves on a Nanoparticle Chain
我们计算了在静磁场${\bf B}$和液晶基质存在下沿半导体或金属纳米颗粒链传播的等离子体波的色散关系。利用准静态近似和偶极-偶极近似处理不同纳米粒子表面等离子体激元之间的相互作用，得到了色散关系。对于沿粒子链传播的等离子体激元与${\bf B}$和平行于链的指向矢的液晶主机，我们发现一个小的，但有限的，法拉第旋转角。对于${\bf B}$垂直于链，但指向矢仍然平行于链，场耦合纵向和两个横向等离子体激元分支之一。这种耦合被示出为在零场交叉处分裂与$|{\bf B}|$成比例的量的两个分支。在一个胆甾相液晶主机和一个平行于链的磁场，左，右移动波的色散关系被发现是不同的。对于某些频率，等离子体波仅在两个方向中的一个方向上传播。
2015-10-08 cond-mat.mes-hall
Tunable plasmon polaritons in arrays of interacting metallic nanoparticles
我们考虑一个简单的立方体阵列的金属纳米粒子支持扩展的集体等离子体激元，产生于近场偶极相互作用之间的局部表面等离子体激元在每个纳米粒子。我们开发了一个充分的分析量子理论的强耦合制度之间的这些集体等离子体激元和光子导致等离子体激元的纳米粒子阵列。值得注意的是，我们表明，极化激元带隙和超材料的介电函数可以显着调制光的偏振。我们揭示了等离子体超材料中的这种各向异性行为是如何通过纳米颗粒之间的偶极相互作用来介导的，尽管底层晶格是对称的。因此，我们的研究结果铺平了道路，实现可调谐量子等离子体超材料呈现相互作用驱动的双折射。
2015-01-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Surface Plasmon Polariton Assisted Optical Switching in Noble Metal Nanoparticle Systems: A Sub-Band Gap Approach
在一本建议的书章节中，在子带隙形式主义中讨论了贵金属纳米颗粒系统中的表面等离子体激元辅助光开关。
2015-04-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Lead nanoparticles, the deep-ultraviolet to near-infrared plasmonic platform
Brno University of Technology（布尔诺理工大学）；Central European Institute of Technology（中欧技术研究所）
研究铅纳米颗粒在等离子体应用中的性能，通过扫描透射电子显微镜和电子能量损失谱评估其光学性质，发现其支持从近红外到深紫外的局域表面等离子体共振，具有作为多光谱等离子体平台的潜力。
2026-07-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Transport Properties of a Single Plasmon Interacting with a Hybrid Exciton of a Metal Nanoparticle-Semiconductor Quantum Dot System Coupled to Plasmonic Waveguide
采用实空间方法研究了一维表面等离子体波导耦合的半导体量子点和金属纳米粒子混合系统与单个等离子体相互作用过程中的输运性质.我们认为MNP与SQD相互作用导致了混合激子的形成，通过调节施加在MNP与SQD混合纳米体系上的经典控制场的频率、金属纳米颗粒的种类以及背景介质，可以控制单次入射等离子体激元的透射和反射.单等离子体激元与这种混合纳米系统相互作用的输运性质可以在下一代量子器件如单光子开关和纳米镜的设计以及量子信息处理中找到应用。
2015-12-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon polaritons in cubic lattices of spherical metallic nanoparticles
我们从理论上研究了球形金属纳米颗粒立方晶格中的等离子体激元。纳米颗粒，每个支持三重简并局部表面等离子体，通过库仑偶极-偶极相互作用耦合，产生在整个超材料上延伸的集体等离子体。后者与光子杂交形成等离子体激元，这是系统的混合光-物质本征模。我们推导出一般的解析表达式来评估等离子体激元和等离子体激元极化激元色散，以及相应的本征态。这些都是在一个哈密顿形式主义，它考虑到在纳米粒子之间的偶极相互作用的延迟效应，并考虑纳米粒子的介电性能以及它们的周围。在这个模型中，我们预测极化分裂在近红外可见光范围内的电磁波谱，依赖于极化，晶格对称性和波矢方向。最后，我们表明，我们的模型的预测是在良好的定量协议与传统的有限差分频域模拟，但与分析的洞察力和显着降低计算成本的优势。
2018-03-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Influence of surface roughness on the optical properties of plasmonic nanoparticles
对于等离子体纳米粒子，我们研究了自上而下制造所固有的表面粗糙度对光学性质的影响，并发现它对等离子体峰的位置和宽度的影响令人惊讶地小。我们的实验观察支持基于边界元方法的模拟。使用微扰的方法，适合于金属纳米粒子与适度的表面粗糙度，我们证明，这是因为在运动的缩窄的等离子体平均超过随机的高度波动。因此，在相同纳米颗粒的大阵列中的表面粗糙度，例如在超材料的背景下遇到的，预计不会构成主要的障碍。
2012-09-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Analytical study of the plasmonic modes of metal nanoparticle circular array
我们分析了金属纳米颗粒圆形阵列的等离子体模式。给出了本征模问题的封闭形式解。对于每一个极化，等离子体模式与最高的质量被发现是一个反相模式。我们发现，在辐射损失的显着抑制可以理解为在辐射线宽的偶极辐射项的取消。剩余的有限辐射线宽随着粒子数的增加而指数减小。
2007-12-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Plasmon mediated non-photochemical nucleation of nanoparticles by circularly polarized light
我们预测了具有等离子体频率的薄饼形金属纳米颗粒与非吸收圆偏振电磁场共振的成核。我们发现，相同的字段可以诱导随机取向的针状粒子的成核。这些形状的概率估计与场频率和强度，材料参数和温度。这构成了与所观察到的颗粒几何形状一致的非光化学激光诱导成核（NPLIN）的定量模型。我们的研究结果打开了一个场地的理想形状的纳米粒子的成核控制的场频率和偏振。
2014-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Tuning the plasmon resonance of metallic tin nanocrystals in Si-based materials
研究了金属锡纳米粒子嵌入硅基基质材料的光学性质。采用射频磁控溅射法制备含有纳米颗粒的薄膜，然后进行非原位热处理。用透射电子显微镜测定了纳米粒子的形状和尺寸分布，发现纳米粒子都是球形的金属锡粒子，当以SiO2和非晶硅为主体材料时，观察到纳米粒子中存在局域表面等离子体共振。光学光谱显示，局部表面等离子体共振是在约5.5 eV的锡纳米粒子在SiO2，在约2.5 eV的非晶硅。SiO2中的锡纳米颗粒的尺寸可以通过改变薄膜的锡含量来改变;这被用来调节局部表面等离子体共振。
2010-05-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon-Exciton Interactions Probed Using Spatial Coentrapment of Nanoparticles by Topological Singularities
我们研究等离子激元激子相互作用，利用拓扑奇点空间限制，选择性地提供，cotrap和光学探测胶体半导体和等离子纳米粒子。在液晶介质体中的单量子系统中监测相互作用，其中使用激光镊子操纵纳米颗粒并将其纳米限制在远离电介质界面处，并且拓扑配置与拓扑奇异性核中的等离子体金纳米颗粒空间共位，它的荧光增加，因为闪烁被显着抑制，辐射衰减率增加了近一个数量级，珀塞尔效应我们认为闪烁抑制是辐射率变化的结果，减少俄歇复合和量子点电离，从而减少非辐射复合。我们的工作表明，拓扑奇点是一个有效的平台，研究和控制等离子体激子相互作用。
2017-04-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Harmonic-Induced Plasmonic Resonant Energy Transfer between Metal and Semiconductor Nanoparticles
本研究提出谐波诱导等离激元共振能量转移（HIPRET）机制，通过氧化铝层调控CuS与Au纳米颗粒间距，实现超快可调谐上转换，为高效非线性纳米器件提供新策略。
2024-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generation of plasmonic hot carriers from d-bands in metallic nanoparticles
我们提出了一种方法来掌握众所周知的挑战，在金属纳米粒子的等离子体激元诱导的热载流子速率的d-波段的计算的贡献。我们概括了广泛使用的球阱模型的纳米粒子波函数平坦的d-波段使用的包络函数技术。使用费米的黄金法则，我们计算的热载流子的产生率后，由于从d-带状态到一个sp-带状态或从一个sp-带状态到另一个sp-带状态的过渡的等离子体激元的衰变。我们将此理论应用于半径为20~nm的球形银纳米粒子，并研究了热载流子速率对d带能量的依赖关系。我们发现，对于半径小于2.5nm的纳米粒子，热载流子的产生主要是由sp带态到sp带态的跃迁引起的，而对于较大的纳米粒子，热载流子的产生主要是由d带态到sp带态的跃迁引起的.
2020-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Shifting of surface plasmon resonance due to electromagnetic coupling between graphene and Au nanoparticles
研究了单层石墨烯与金纳米颗粒之间绝缘层厚度的变化引起的表面等离子体共振波长的漂移。当间隔层的厚度从0增加到15 nm时，该系统表现出29 nm的蓝移。这是由于在纳米颗粒和石墨烯膜中激发的局部表面等离子体之间的电磁耦合。耦合强度以指数衰减，衰减长度为d/R=0.36，其中d是间隔层厚度，R是Au纳米颗粒的直径。结果与等离子体振子规则方程定性一致。有趣的是，间隔层厚度的进一步增加引起谐振波长的17 nm的红移，并且当间隔层的厚度增加到20 nm以上时，该偏移饱和。
2012-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac-like plasmons in honeycomb lattices of metallic nanoparticles
我们考虑一个二维的蜂窝状晶格的金属纳米粒子，每个支持本地化的表面等离子体，并研究的量子特性的集体等离子体产生的近场偶极相互作用的纳米粒子之间。我们分析调查的色散，有效的哈密顿量和本征态的集体等离子体的任意取向的个人的偶极矩。当偏振点接近平面的法线时，光谱呈现狄拉克锥，类似于石墨烯的电子能带结构中存在的那些。我们推导出集体等离子体激元的有效狄拉克哈密顿量，并表明相应的旋量本征态代表狄拉克样的无质量玻色子激发，在石墨烯中的电子，如一个非平凡的贝里相位和不存在背散射光滑的不均匀性，目前类似的效果。我们进一步讨论了如何可以操纵狄拉克点的布里渊区，并打开一个缺口，集体等离子体分散通过修改局部表面等离子体的偏振，铺平了道路，一个完全可调的等离子体类似物的石墨烯。
2013-03-06 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
Topological collective plasmons in bipartite chains of metallic nanoparticles
我们研究了由球形金属纳米颗粒构成的二分线性链，其中每个纳米颗粒支持局部表面等离子体。局域表面等离子体激元之间的近场偶极相互作用产生集体等离子体激元，其在整个纳米颗粒阵列上延伸。我们解析地导出了集体等离子体激元激发的谱和本征态。在布里渊区的边缘，光谱具有类似于聚乙炔的电子能带结构中存在的伪相对论性质。我们发现集体等离子体的有效狄拉克哈密顿量，并表明相应的旋量本征态代表一维狄拉克类大规模玻色子激发。因此，等离子体晶格表现出与一维狄拉克材料中的电子相似的效应，例如由于克莱因隧穿而高度抑制反向散射的传输能力。我们还表明，该系统是由一个非平凡的Zak阶段，它预测的表现形式的边缘状态的链。当两个具有不同拓扑相的二聚链连接时，我们发现了Jackiw-Rebbi中间带隙态的玻色子形式。我们进一步研究了集体等离子体激元激发的辐射和非辐射寿命，并评论了理论上发现的拓扑效应实验实现的挑战。
2017-03-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum theory of plasmon polaritons in chains of metallic nanoparticles: From near- to far-field coupling regime
我们开发了一个量子理论的等离子体激元链的金属纳米粒子，描述近场和远场粒子间的距离，包括等离子体光子Umklapp过程。考虑到纳米粒子之间的长程偶极-偶极相互作用的延迟效应，这是由等离子体自由度耦合到光子连续引起的，我们揭示了系统的正常模式的极化激元性质。我们计算的色散关系和辐射线宽，以及本征模的群速度，并比较我们的数值结果经典电动力学计算内的点偶极子近似。有趣的是，极化激子激发的群速度呈现出几乎周期性的符号变化，并且被发现通过修改纳米颗粒之间的间距是高度可调的。我们表明，远离与自由光子色散的等离子体本征频率的交叉点，光-物质相互作用的解析微扰处理与我们完全延迟的数值计算非常吻合。通过对Hopfield系数的分析，我们进一步定量地研究了光激发和物质激发的杂化。最后，我们考虑无限间距的纳米粒子的限制，并讨论了一些最近的结果，可以在文献中找到的单个纳米粒子。
2021-09-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmofluidic Single-Molecule Surface Enhanced Raman Scattering from Dynamic Assembly of Plasmonic Nanoparticles
单分子表面增强拉曼散射（SM-SERS）是等离子体纳米粒子的重要应用之一。SM-SERS灵敏度关键取决于在这种纳米颗粒附近产生的等离子体热点。在传统的液相SM-SERS实验中，等离子体热点通过纳米颗粒的化学聚集来促进。这种聚集通常是不可逆的，因此，纳米颗粒不能再分散在流体中以供进一步使用。在这里，我们展示了如何将SM-SERS与等离子体极化激元辅助的等离子体纳米粒子在非结构化金属-流体界面的可逆组装相结合。我们的方法的一个独特的特点是，我们使用一个单一的倏逝波光激发的纳米粒子组装，操纵和SM-SERS测量。此外，通过利用在金属-流体界面处的等离子体激元的双重激发，我们创建了金属纳米颗粒的相互作用组件，其可以进一步用于分散纳米结构的动态光刻。我们的工作将在实现光学寻址，等离子体流体，单分子检测平台的影响。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Nonradiative limitations to plasmon propagation in chains of metallic nanoparticles
我们研究了由近场相互作用耦合的金属纳米颗粒链中的集体等离子体激元模式。用开放量子系统方法解析计算了与尺寸和动量有关的非辐射朗道阻尼和辐射衰减率。这些衰减率决定了激发沿链的传播。特别地，作为等离子体激元波长的函数的辐射衰减速率的行为导致从短距离的集体激发的指数衰减到大距离的代数衰减的转变。重要的是，我们表明，指数衰减是一个纯粹的非辐射起源。我们的透明模型使我们能够提供沿链的偏振相关的等离子体激元激发分布和相关的传播长度的解析表达式。我们的理论分析构成了一个重要的一步，在寻求最佳条件的纳米粒子链中的等离子体传播。
2016-11-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum plasmonics with a metal nanoparticle array
我们研究了金属纳米颗粒阵列作为纳米光子量子通信的通道和量子等离子体干涉的产生。我们考虑了量子态的转移，包括单量子比特作为等离子体波包，并通过比较量子理论与经典电磁理论的预测，强调了量子力学描述的必要性。包括在金属中的损失的影响，从而把我们的调查到一个实际的设置，并使现实的纳米粒子阵列的性能作为等离子体量子信道的量化。我们探讨了单等离子体激元的干扰，发现与等离子体激元激发的量子特性相关的非线性吸收效应。这项工作突出了使用纳米光子周期性系统用于量子等离子体应用的优点和缺点，例如量子通信和量子干涉的产生。
2012-06-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Metal nanoparticles with sharp corners: Universal properties of plasmon resonances
我们预测同时发生的两个基本现象的金属纳米粒子具有尖锐的角落：第一，主要的等离子体偶极模式经历强烈的红移与减少角落曲率半径;其谐振频率控制的顶角的角落和归一化（颗粒尺寸）的角落曲率。第二，分裂的等离子体激元模式在拐角处经历强局部化。总而言之，这为定制金属纳米结构铺平了道路，提供局部等离子体激元的波长选择性激发以及线性和非线性光学现象的强近场增强。
2012-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Shape and Size-Dependent Surface Plasmonic Resonances of Liquid Metal Alloy (EGaIn) Nanoparticles
本研究针对液态金属EGaIn纳米颗粒，通过FDTD模拟与实验验证，系统探究了不同形状颗粒在紫外-可见-近红外宽光谱的局域表面等离子体共振特性，发现其在可见及近红外区的独特共振模式，为相关多领域应用提供了几何依赖的光学性能依据。
2025-06-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dirac plasmons in bipartite lattices of metallic nanoparticles
我们从理论上研究了由金属纳米颗粒的二维阵列构成的“石墨烯类”等离子体超材料，包括具有和不具有反转对称性的完美蜂窝结构，以及通用的二分晶格。不同纳米颗粒中局部表面等离子体之间的偶极相互作用产生了在整个晶格上延伸的集体等离子体。我们研究了集体等离子体激元的能带结构，并揭示了它的可调谐性与局部表面等离子体激元的偶极矩的方向。根据偶极子的取向，我们确定了一个相图的集体等离子体激元色散的无间隙或有间隙的阶段。我们表明，在相图中的无间隙阶段的特点是集体等离子体表现为无质量的手性狄拉克粒子，在类比与电子在石墨烯。当蜂窝结构的反转对称性被破坏时，集体等离子体被描述为具有能量依赖的Berry相位的带隙手性狄拉克模式。我们进一步放松的几何对称性的蜂窝结构，通过分析一般的二分六边形晶格。在这种情况下，我们研究的相图的演变，并揭示了出现一个序列的拓扑相变时，一个六边形的子晶格是逐步转移相对于其他。
2015-02-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnetic moment generation in small gold nanoparticles via the plasmonic inverse Faraday effect
我们从理论上研究了圆偏振激光在金纳米颗粒中产生磁矩的过程。为此，我们描述了集体电子动力学在金纳米粒子使用半经典的方法的基础上的量子流体动力学模型，该模型采用了打印-UNR量子多体和非局域效应，如电子溢出，Hartree势，以及交换和相关效应。我们使用变分方法来研究呼吸和偶极动力学引起的外部电场。我们发现，金纳米粒子可以建立一个静态的磁矩通过与圆偏振激光场的相互作用。我们分析，负责任的物理机制是等离子体，轨道逆法拉第效应，这可以理解从时间平均的电子电流，包含电流在纳米粒子表面上旋转。计算的激光诱导的磁矩是相当大的，约0.35 μ B/原子的激光强度为450 GW/cm 2的等离子体共振。
2018-10-04 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Second-harmonic optical circular dichroism of plasmonic chiral helicoid-III nanoparticles
虽然等离子体粒子可以在从较低的可见光到近红外的宽光谱范围内提供光学共振，但通常利用对称效应来获得特定的光学响应。通过打破某些空间对称性，手性结构出现并提供对这些等离子体共振的稳健的手性响应。在这里，我们观察到强大的手性L-手螺旋III纳米粒子的线性和非线性光学制度的手征光学响应，并通过一个不对称的因素，所谓的g-因子量化它们。我们计算出两种不同手握光学共振的线性光学g因子为-0.12和-0.43，非线性光学g因子为-1.45和-1.63。结果表明，螺旋-III纳米粒子的手性在非线性区域强烈增强。
2022-02-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Visualizing plasmon coupling in closely-spaced chains of Ag nanoparticles by electron energy loss spectroscopy
利用扫描透射电子显微镜中的电子能量损失谱研究了银纳米颗粒紧密排列的链中的各向异性等离子体激元耦合。对于作为最简单链的二聚体，用纳米的空间分辨率和0.27 eV的能量分辨率映射等离子体激元激发直观地识别出两个耦合等离子体激元。的同相模式红移从紫外区的粒子间的间距减少，达到可见光范围在2.7 eV。基于离散偶极近似的计算证实了它的光学活性，其中纵向被构造为光传输的路径。两个耦合路径，然后观察到在一个内折的4粒子链。
2012-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Modal decomposition of localized plasmon on gold nanoparticles
本文在边界元方法中引入奇异值分解和准正则模式分解，将金纳米颗粒的局域表面等离激元光学响应分解为基本模式，以提升物理理解并辅助高效光与物质相互作用的设计。
2024-10-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Plasmon-Polaritons in Nanoparticle Supercrystals: Microscopic Quantum Theory Beyond the Dipole Approximation
等离子体金属纳米颗粒晶体具有有趣的光学性质。它们达到了超强和深强光-物质耦合的区域，其中光子态需要包括在材料特性的模拟中。我们提出了一个量子描述的超晶体中的等离子体激元，从偶极子和四极激发的纳米粒子的积木和他们的耦合到光子。我们的模型很好地再现时域有限差分模拟的结果。它提供了详细的洞察极化激元状态的出现。以面心立方晶体为例，我们表明，偶极和四极态混合在许多高对称性方向的布里渊区。只有当包括四极子导出的状态时，才可能正确描述等离子体激元和等离子体激元-极化激元能带结构。我们的模型导致纳米粒子超晶体中的耦合强度降低的表达，我们表明，进入深强耦合制度的金属填充分数以上$0.8$。除了等离子体极化激元的能量，我们分析的偶极，四极和光子态的相对贡献，他们的本征函数，并能够证明在深强耦合制度的光去耦。我们的研究结果为更好地理解金属纳米粒子超晶体在超强和深强耦合机制下的量子特性铺平了道路。
2021-04-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Exciton-plasmon Coupling and Electromagnetically Induced Transparency in Monolayer Semiconductors Hybridized with Ag Nanoparticles
激子与金属纳米粒子支持的局域表面等离子体激元强耦合的混合系统定义了一种控制光-物质相互作用的新方法。在这里，我们报告激子-等离子体激元耦合在二维（2D）半导体，如二硫化钼和WS 2，与银纳米粒子杂交。突出的光致发光增强在单层二硫化钼观察与局域表面等离子体共振（LSPR）调谐到激子共振。通过调节激发能，解决了近场增强和Purcell效应引起的辐射发射率增强的贡献。共振条件下激子与LSPR之间的强相干偶极-偶极耦合在局域表面等离子体激元的消光谱中表现为电磁诱导的透明窗口。在这种强耦合状态下，一种新的准粒子，称为plexciton，预计将表现出独特的性质，这在原始粒子中都不存在。我们的研究结果表明，与等离子体结构杂化的二维半导体不仅在能量收集和发光器件的应用中具有很大的前景，而且还为强耦合机制中激子-等离子体相互作用的基础研究提供了一个有吸引力的平台。
2016-01-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Multipole plasmons and their disappearance in few-nanometer silver nanoparticles
在电子能量损失谱（EELS）的单个银纳米粒子封装在氮化硅中，我们观察到除了通常的偶极共振的额外的表面等离子体（SP）共振对应于更高的角动量。我们甚至观察到这两个共振的纳米粒子半径小到4纳米，在以前只有偶极共振被假定发挥作用。位于粒子外部的电子束主要激发偶极模式，但当在粒子表面激发时，高阶共振甚至可以主导偶极峰，这是最大EELS信号的通常选择。这使我们能够分别研究两种共振的半径依赖性。对于小于4 nm的粒子，高阶SP模式消失，与广义非局域光学响应（GNOR）理论一致，而偶极共振蓝移超过GNOR预测。与光学光谱不同，多极表面等离子体激元在EELS光谱中非常重要，即使是超小的金属纳米颗粒。
2015-05-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast Acousto-Plasmonics in Gold Nanoparticles Superlattice
我们报道了在等离子体金纳米粒子超晶格中GHz相干声学声子的产生和检测的研究。实验采用飞秒泵浦-探测的方法，通过超晶格的光学等离子体共振进行。我们的实验允许估计的集体弹性响应（声速），以及纳米接触的弹性刚度的估计。看起来，光诱导相干声学声子脉冲具有约45 nm的典型深度空间延伸，其大约是金中光学趋肤深度的4倍。瞬态光学反射率的建模表明，声子产生的机制是通过超快加热的体积等离子体激元的光激发的辅助下，实现的。这些结果表明，它是如何可能映射的光子-电子-声子相互作用的亚波长纳米结构。
2015-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Retardation effects on the dispersion and propagation of plasmons in metallic nanoparticle chains
我们考虑一个规则间隔的球形金属纳米颗粒链，其中每个颗粒支持三个简并局域表面等离子体。由于纳米颗粒之间的偶极相互作用，局域等离子体激元耦合形成扩展的集体模式。使用一个开放量子系统的方法，其中集体等离子体相互作用与真空电磁模式，重要的是，很容易通过光-物质耦合结合延迟，我们分析评估所产生的辐射频率偏移的等离子体能带结构。对于亚波长大小的纳米粒子，我们的分析处理提供了一个很好的定量协议的结果来自费力的数值计算的基础上完全延迟的解决方案麦克斯韦方程组。事实上，我们提供的等离子体光谱的显式表达式展示了如何包括延迟引起的对数奇异性的横向极化等离子体的能带结构。我们进一步研究了延迟效应对等离子激元沿链传播的影响。而对于纵模，延迟有一个可以忽略的影响，我们发现，延迟偶极相互作用可以显着修改的情况下，横向偏振模式的等离子体传播。此外，我们的研究结果阐明了纳米等离子体激元系统中的辐射效应与原子物理学中的合作兰姆位移之间的相似性。
2017-12-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Hot-Carrier Generation in Plasmonic Nanoparticles: The Importance of Atomic Structure
金属纳米颗粒对于等离子体增强的热载流子的产生是有吸引力的，这可以在光化学反应中利用。在这项工作中，我们使用第一性原理模拟分析了光子吸收、等离子体激元形成以及随后通过等离子体激元退相产生热载流子的相干飞秒动力学。我们预测了小金属纳米颗粒中的能量和空间热载流子分布，并表明热电子的分布对局部结构非常敏感。我们的研究结果表明，表面网站表现出增强的热电子产生相比，散装的纳米粒子。虽然分布的细节取决于颗粒的尺寸和形状，但作为一般趋势，较低配位的表面位点如角、边缘和{100}面表现出比较高配位的表面位点如{111}面或芯位点更高比例的热电子。因此，目前的结果表明，如何热载流子可以通过精心设计的原子尺度的结构，在纳米级系统进行定制。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Surface plasmon resonances of protein-conjugated gold nanoparticles on graphitic substrates
我们提出了理论计算的蛋白质包覆的金纳米粒子的石墨烯和石墨基板上的吸收特性。当基底远离纳米粒子时，数值计算结果表明，对于任意尺寸的金纳米粒子，利用Mie理论和吸收光谱可以定量地确定聚集在金表面的牛血清蛋白分子的数量.在蛋白质结合的金纳米颗粒附近的石墨基底的存在显著增强了纳米颗粒的表面等离子体共振的红移。我们的研究结果表明，石墨烯和石墨提供相同的吸收带时，纳米粒子和基板之间的距离是大的。但在较短距离处，石墨烯-颗粒系统的共振波长峰不同于石墨-颗粒系统的共振波长峰。此外，还研究了石墨烯的化学势对光谱的影响。
2013-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Optical interaction of the NV- centre in diamond with a plasmonic metal nanoparticle
我们提出了一个严格的理论模型，金刚石中的氮空位（NV）中心和等离子体金属纳米颗粒（MNP）之间的光学相互作用，伴随着一个计算效率高的程序来解决的演变。所提出的模型使我们能够成功地解释现有的光学发射测量的NV中心在存在和不存在的金属纳米粒子。我们表明，NV等离子体相互作用提供了一个多功能的新途径，以提高和控制的NV中心的光发射。可以利用MNP类型和尺寸、NV-MNP中心分离、浸没介质介电常数和NV相对于MNP表面的取向的改变来改进过多的基于NV中心的纳米器件。
2022-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
