One-dimensional chirality: strong optical activity in epsilon-near-zero metamaterials
我们认为,电磁手征,通常显示的三维或二维复杂的手征结构,可以发生在一维图案的复合材料,其组件是非手性。该特征在几何非手性的1D系统中是非常出乎意料的,因为其镜像总是可以通过180度旋转叠加到其上。我们从第一性原理分析评估多层超材料的双各向异性响应,我们表明,手征张量是不消失的,如果系统是几何一维手征,即它的镜像不能叠加到它上,通过使用平移而不诉诸旋转。作为一维手性的签名,我们表明,一维手性超材料支持光学活性,我们证明了这种现象经历了一个戏剧性的非共振增强ε-近零制度的磁电耦合可以成为主导的本构关系。
2015-07-08 physics.optics
Enhanced vibrational optical activity by near-zero index chiral effective media
本研究提出一种由金属纳米颗粒嵌入手性药物构成的有效介质,利用近零折射率慢光产生的超手性,将振动光学活性增强10^2-10^3倍,为低体积样品手性检测提供新方案。
2025-06-18 physics.optics
Mirror optical activity: efficient chiral sensing from electromagnetic parity indefiniteness
镜像对称是物理学中最基本的概念之一,它在分子水平上的自发破缺允许手性分子以两个互为镜像的对映体存在。常规用于检测混合物中的对映体的大多数手性光学效应,如圆二色性,依赖于对光子圆偏振的手性灵敏度,因此不能利用镜像对称性破缺的全部潜力,镜像对称性破缺也涉及辐射空间分布。在这里,我们表明,与手性物质相互作用的电磁场的宇称不确定性支持镜像光学活性,一种新颖的手征光学效应,其中手性膜,一旦探测的纳米发射器的镜像对称场,产生近场的空间分布打破镜像对称。近场不对称性的检测提供了一种高效的手性传感技术,从而开辟了新的途径,设计纳米光子计划的超高效手性歧视皮克数量的分子。我们专门的技术与红外手性纳米薄膜,通过使用一个快速的电子在超然配置的纳米发射器和离轴透明导体纳米粒子作为近场探针;纳米粒子阴极射线发光的空间不对称因子是一个数量级大于圆二色性,这是进一步增强到两个订单,如果额外的石墨烯片沉积在膜界面上。
2021-04-28 physics.optics
Conjugated gammadion chiral metamaterial with uniaxial optical activity and negative refractive index
我们通过数值计算和实验证明了一种共轭的γ-手性超材料,它在单轴方向上表现出巨大的光学活性和圆二色性,并且具有负折射率。这种手性设计提供了更小的晶胞尺寸和更大的手性与其他已公布的平面设计相比。实验在GHz频率(约6 GHz),并在良好的协议与数值模拟。
2010-11-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Theory of Rayleigh-Brillouin optical activity light scattering applicable to chiral liquids
本文将瑞利光学活性理论从稀薄手性气体推广到稠密手性液体,通过引入分子动力学与关联效应,建立了适用于纯液体的瑞利-布里渊光学活性光散射理论。
2024-04-30 cond-mat.soft physics.optics
Optical Activity of Planar Achiral Metamaterials
我们报道了在非手性人工介质中可以观察到旋光性和圆二色性的经典现象,这些现象传统上与有机分子、蛋白质和无机结构的手性(螺旋性)有关。有趣的是,我们的超材料结构产生了非常强的共振光学活性,这也导致了反向波的出现,这是负折射率介质的特征标志。
2008-07-03 physics.optics
Spontaneous natural optical activity in disordered media
我们展示了自然的光学活性在无序合奏的非手性等离子体共振器。我们发现,在随机扩散介质中,旋光功率和空间二向色性的统计分布强烈依赖于散射平均自由程。这一结果可以用无序介质的固有几何手性来解释,因为它们缺乏镜像对称性。我们认为,无序系统的手性和自然旋光性可以用旋光度和空间二向色性的标准差来量化。我们的结果是基于微观电磁波输运理论耦合到矢量格林矩阵方法的点状散射体,并独立证实了全波模拟。
2016-10-26 physics.optics
Low-loss Broadband Negative Refractive Index due to Nonresonant 2D Helical Chiral Metamaterial
我们证明了一种二维螺旋手性超材料,具有宽带强光学活性,导致非共振德鲁德样响应。强手性导致宽带负折射率,具有高品质因数(>90)和极低的损耗(每层<2%)。旋光性对入射电磁波的角度不敏感,从而在偏振操纵应用中实现更大的灵活性。
2017-05-07 physics.optics
Optical Activity and Mirror-Symmetry
人们普遍认为非手性分子根本没有光学活性。然而,在分子水平上,甚至非手性分子也具有光学活性。在正常液体中,一个非手性分子的光学活性被另一个镜像分子的光学活性抵消。我们利用物理定律的镜像对称性描述了这种抵消机制,而没有诉诸于详细的公式。这一描述将有助于克服误解。通过描述,可以从相反的观点理解旋光性。排列的非手性分子具有光学活性。
2013-05-30 physics.chem-ph physics.optics
Tuning Dipolar and Multipolar Resonances of Chiral Silicon Nanostructures for Control of Near field Superchirality
本文提出通过调控手性硅纳米结构的偶极与多极共振来增强光学活性,仅改变结构高度即可在更宽波段控制近场超手性。
2023-10-19 physics.optics
Optical Force and Torque on Dipolar Dual Chiral Particles
一方面,电磁对偶粒子在相互作用时保持光的螺旋性。另一方面,手征粒子对相反螺旋度的光有不同的反应。这两个属性本身就构成了魅力的源泉。然而,它们的联合作用却很少被探讨。在这里,我们研究的力和扭矩,以及双手征粒子的光学截面在偶极近似的解析理由施加一个特定的波的定义明确的螺旋:一个圆偏振平面波。我们把重点放在粒子,拥有最大的电磁手征,因此双重响应。除了分析的见解,我们还研究了施加在一个真正的粒子上的光学力和扭矩的金属螺旋线的例子,旨在接近最大的电磁手征性条件。考虑到在此贡献中研究的颗粒,可以预见在光学分选的上下文中的各种应用,但也nanorobotics。
2017-01-18 physics.optics
Strong and Broadband Pure Optical Activity in 3D Printed THz Chiral Metamaterials
旋光性(光的偏振旋转)是手性介质最期望的特征之一,因为它对于许多偏振相关的应用是重要的。然而,在太赫兹区域,具有强旋光性的手性介质在自然界中是不可用的。在这里,我们从理论上和实验上研究了手性超材料结构组成的对垂直U形谐振器的“扭曲”的武器,我们发现,它表现出大的纯光学活性(即光学活性与可忽略不计的透射波椭圆率)在低太赫兹制度。实验数据表明,偏振旋转高达25(度)的不匹配带宽为1太赫兹(相对带宽80%),从130微米厚度的结构,而理论优化表明,旋转可以达到45(度)。通过等效RLC电路模型分析了该结构的增强手征响应,为增强其手征响应提供了简单的优化规则。所提出的手性结构允许通过直接激光写入和无电镀金属镀容易地制造,使它们成为偏振控制应用的合适候选者。
2023-02-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Chirality Inversion and Giant Optical Activity in Scalable Self-Assembled Metamaterials
Max Planck Institute of Colloids and Interfaces (MPIKG)(马克斯·普朗克胶体与界面研究所);Department of Chemistry, University of Cambridge(剑桥大学化学系);Institute of Light and Matter, Claude Bernard University Lyon 1, CNRS(里昂第一大学克劳德·贝尔纳大学光与物质研究所,法国国家科学研究中心)
本研究开发了可规模化组装的分级螺旋超材料,实现了强等离子体光学活性与手性反转,还可回收金纳米颗粒,为可持续手性等离子体材料提供了新方案。
2026-10-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Great Chiral Fluorescence from Optical Duality Silver Nanostructures Enabled by 3D Laser Printing
三维(3D)激光打印技术在制造复杂的立体结构方面具有突出的灵活性和保真度,极大地扩展了用于提供各种功能设备的工具包。然而,手性纳米发射器严重依赖于人工结构,同时表现出有效的发射和严格限制的光-物质相互作用,这仍然是诱人的,但目前这项技术面临着艰巨的挑战。在这项工作中,我们断言的手性光致发光是实现从银纳米结构的光学二元性在一个去通过一个双重的三维激光打印计划。这种激光打印方案通过同时产生均匀分布的荧光银纳米团簇和聚集的等离子体银纳米颗粒以紧密限制纳米级的手性相互作用而允许高度期望的二元性。所制备的螺旋直径为550 nm的螺旋发射体具有创纪录的发光各向异性因子,其绝对值高达0.58,比荧光手性银簇高两个数量级。这种方法具有很大的希望,为未来的多功能应用在chiroptical纳米器件。
2020-06-19 physics.optics
Enhanced sensing of molecular optical activity with plasmonic nanohole arrays
展望了利用金属孔阵列增强光学探测纳米尺度分子手性的前景。光传输通过填充有光学活性材料的孔进行建模,并证明了超过一个数量级的活性增强。的手性检测的空间分辨率被证明是几十纳米。通过对圆柱孔阵列和复杂手征形状孔阵列中等离子体近场增强效应的比较,得出了等离子体近场增强效应决定了探测灵敏度的结论。由于其形状的阵列的固有手性似乎不太重要。
2016-10-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
A Knotted Meta-molecule with 2-D Isotropic Optical Activity Rotating the Incident Polarization by 90°
针对传统手性分子缺乏各向同性旋光性的问题,提出一种手性环面纽结超分子,可实现90°偏振旋转,并具备二维各向同性旋光性,已在微波频段获实验验证。
2019-08-08 physics.chem-ph physics.class-ph physics.optics
Nonplanar Chiral Metamaterials with Negative Index
我们从实验和数值上证明了非平面手征超材料具有巨大的旋光性、圆二色性和负折射率。实验的透射、反射和反演结果与模拟结果吻合得很好。这是设计和制备三维各向同性手征超材料的重要一步。
2009-07-01 physics.optics
Observation of Rayleigh optical activity for chiral molecules: a new chiroptical tool
University of Strathclyde(斯特拉斯克莱德大学);Vanderbilt University(范德堡大学);James Hutton Institute(詹姆斯·赫顿研究所);University of Glasgow(格拉斯哥大学)
首次观测到chiral分子的Rayleigh光学活性,验证了理论预测并扩展了手性光学工具。
2025-11-17 physics.atom-ph physics.bio-ph physics.chem-ph
True Circular Dichroism in Optically Active Achiral Metasurfaces and Its Relation to Chiral Near-Fields
该研究以U形谐振器超表面为基准,实验与数值区分表观圆二色性来源,揭示磁电模式的手性近场及其远场偏振意义。
2023-08-21 physics.app-ph physics.optics
Source-driven torsional optical activity in geometrically chiral media
Universidade Federal do Maranhão(马拉尼昂联邦大学)
通过有效场论模型研究几何手性光学介质中源驱动电磁波的扭转光学活性,推导出耦合径向方程并解析求解,揭示了弱扭转下的圆双折射和偏振旋转效应。
2026-05-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nonlinear vortex dichroism in chiral molecules
本文提出手性分子对聚焦光学涡旋的双光子吸收理论,揭示非线性涡旋二向色性可探测现有方法无法获取的分子手性结构,且差分速率受线偏振取向显著影响。
2024-08-12 physics.chem-ph physics.optics
Chirality and helicity in terms of topological spin and topological torsion
在这篇文章中,对映体的概念是在拓扑,而不是几何,概念。手性与诱导旋光性的对映体对相关,而螺旋性与诱导法拉第效应的对映体对相关。实验上,对映体对的存在与对称中心的缺乏有关,这也是旋光性的必要条件。然而,法拉第效应可能需要或可能不需要缺少对称中心。这两种对映体对是不同的,因为旋光性引起的偏振面旋转是互易现象,而法拉第效应引起的偏振面旋转是非互易现象。麦克斯韦电动力学从拓扑学的角度指出,手征的概念是由4个矢量势{A,phi}和场激发{D,H}的相互作用所引起的拓扑自旋的第三阶张量密度所联系的。螺旋度的独特概念是与由4个矢量势和场强{E,B}的相互作用引起的拓扑挠率的第三阶张量场相关联。
2001-01-29 physics.chem-ph physics.optics