Opto-thermoelectric trapping of Fluorescent Nanodiamonds on Plasmonic Nanostructures
本文提出利用金纳米颗粒和银纳米线产生的热等离子体场与表面活性剂光热电效应，在低功率532 nm激光下捕获并追踪120 nm单个FND，为细胞内低功率操控与多模态成像提供平台。
2023-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Continuous and Reversible Electrical Tuning of Fluorescent Decay Rate via Fano Resonance
Bilkent University（比尔肯特大学）；UNAM- National Nanotechnology Research Center and Institute of Materials Science and Nanotechnology, Bilkent University（比尔肯特大学国家纳米技术研究与应用中心和材料科学与纳米技术研究所）；Middle East Technical University（中东理工大学）；Akdeniz University（安塔利亚大学）；Türkiye National Observatories, TUG（土耳其国家天文台）；Institute of Nuclear Sciences, Hacettepe University（哈杰泰佩大学核科学研究所）
利用芬诺共振引入的透明度变化，通过电压调控辅助量子对象的能级间距，实现荧光分子辐射与非辐射衰变率的连续调节，为集成量子技术提供新工具。
2025-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Plasmonic sensor based on the Ebbesen effect
我们提出了一种新的方法，用于测量低浓度，同时小体积的荧光分子的基础上使用的Ebbesen效应的异常传输（EOT）的光通过纳米孔阵列。在该方法中，EOT效应在被检测分子的荧光波长处实现，在吸收波长处具有低的光透射率。该方法由于抑制了传感器基板的不可避免的寄生发光而允许实现高水平的传感器灵敏度。该方法通过检测超低浓度（20 pg/ml（3 p.p.t.）水平）和极小体积（约5 μl）Cy-5荧光标记物的二甲基亚砜溶液。
2018-09-04 physics.app-ph physics.optics
Purcell radiative rate enhancement of label-free proteins with ultraviolet aluminum plasmonics
绝大多数蛋白质本身在紫外线下都是荧光的，这要归功于它们的色氨酸和酪氨酸氨基酸成分的发射。然而，蛋白质自发荧光量子产率通常非常低，这是由于蛋白质内部的其他氨基酸的主要猝灭机制。这激发了使用纳米光子结构来增强蛋白质的辐射发射率的兴趣。虽然已经有许多报告的Purcell效应和局部光态密度（LDOS）控制在可见光范围内使用单偶极量子发射器，问题仍然是开放的，以应用这些概念在紫外线上的实际蛋白质含有几个色氨酸和酪氨酸氨基酸排列在一个高度复杂的方式。在这里，我们报告的第一个完整的表征珀塞尔效应和辐射率增强的紫外固有荧光的无标记\b{eta} -半乳糖苷酶和链霉亲和素蛋白质等离子体铝纳米孔。我们发现一个很好的协议与使用高量子产率的UV荧光染料进行校准。证明和增强Purcell效应对于UV等离子体激元学的应用和单个蛋白质的无标记检测是必不可少的。
2021-07-13 physics.bio-ph physics.optics
Optoacoustic flow-cytometry with light scattering referencing
与荧光蛋白的发展类似，用于筛选光声细胞标记的创新工具可以为OA提供定制的蛋白质标记，从而提供可视化生物结构和功能的新方法。光声成像以其优越的性能，如可达深度和活组织的3D研究，成为生命科学和医疗实践中一种非常有前途的模式。开发具有分子特异性的新型标记物可以显著增强光声对比度、特异性和灵敏度，并允许光声询问不适合荧光方法的组织。我们报告的光声流式细胞仪（OAFC）的原型，筛选光声报告基因。细胞计数器同时记录光散射以用于参考目的。由于记录光散射完全独立于OA，我们相信它是比例如荧光或超声反向散射更可靠的参考方法。我们的OAFC原型的精确表征展示了其光声表征单细胞大小范围内的流动物体的能力。我们应用OAFC来区分个体E。大肠杆菌细胞基于其表达的色蛋白的光声特性，使用微流体装置读取流中，并实现了90%以上的精度。我们讨论了如何光散射参考OAFC方法提供了一个关键的步骤，对常规测量的单细胞的光声特性，并可能铺平道路，识别基因编码的光声记者，通过转移荧光场的工作概念。
2020-02-02 physics.bio-ph physics.ins-det physics.optics
Deep UV plasmonic enhancement of single protein autofluorescence in zero-mode waveguides
单分子检测提供了关于分子结构和功能的详细信息，但它通常需要荧光标记物的存在，这可能干扰靶分子的活性或使样品生产复杂化。利用其天然的UV自发荧光检测单个蛋白质是避免与荧光标记相关的所有问题的有吸引力的方法。然而，来自单个蛋白质的UV自发荧光信号通常非常弱。在这里，我们使用铝等离子体增强色氨酸自发荧光发射的单个蛋白质在紫外范围内。零模式波导纳米孔能够观察单个无标记的β-半乳糖苷酶蛋白的UV荧光，具有增加的亮度、微秒通过时间和微摩尔浓度下的操作。我们展示了在宽范围的零模波导直径的局部浓度，扩散系数和流体动力学半径的无标记的蛋白质的定量测量。虽然等离子体荧光增强已经在光谱的可见光和近红外部分产生了巨大的兴趣，但这项工作进一步将等离子体增强的单分子检测的限制推到了UV范围内，并且构成了我们在生理浓度下询问其天然状态下的单蛋白质的能力的重要一步。
2019-09-18 physics.optics
Controlled plasmon-enhanced fluorescence by spherical microcavity
周围的电磁环境可以通过珀塞尔效应设计来自量子发射器的自发发射。例如，等离子体天线可以有效地限制电磁场并增强荧光过程。在这项研究中，我们证明了光子微腔可以调制等离子体增强荧光工程的局部电磁环境。因此，我们构建了一个等离子体增强发射器（PE发射器），其中包括一个纳米棒和纳米金刚石，使用纳米操纵技术。此外，我们控制一个聚苯乙烯球接近PE-发射体，并在原位研究相关的荧光光谱和寿命。与自由光谱范围内的发射相比，PE发射体的发射可以在光子模式下共振增强。由光子模式调制的光谱形状与PS球和PE发射器之间的间隔无关。在PS球耦合到PE发射器之后，荧光衰减速率的带积分可以被增强或抑制，这取决于等离子体天线和光子腔之间的耦合强度。这些发现可用于传感和成像应用。
2021-06-22 physics.optics
Broadband plasmonic nanoantennas for multi-color nanoscale dynamics in living cells
最近，等离子体纳米天线的实现为研究活细胞中单个生物分子的纳米级动力学开辟了新的可能性。然而，由于金基纳米结构的窄波长共振排除了对不同荧光标记分子的同时询问，因此研究还限于单一分子种类。在这里，我们利用宽带铝基纳米天线雕刻在近场探针的顶点，以解决完整的活细胞膜上的纳米尺度动态分子相互作用。通过荧光激发，我们同时记录了已知在活细胞中形成纳米簇的双色标记跨膜受体的荧光波动。荧光交叉相关研究揭示了在~60 nm的区域中单个受体之间的瞬时相互作用。此外，天线照明提供的高信号背景比使我们能够直接检测由天线下方的单个受体通过而产生的荧光猝发。值得注意的是，通过减少低于特征受体纳米团簇尺寸的照明体积，我们解决了纳米团簇内的分子扩散，并将其与纳米团簇扩散区分开来。分子间瞬时相互作用的时空表征对于理解它们如何相互通信以调节细胞功能至关重要。我们的工作展示了宽带光子天线以前所未有的时空分辨率研究活细胞膜中的多分子事件和相互作用的潜力。
2023-01-22 physics.bio-ph physics.optics
Spatial Coherence Properties of Organic Molecules Coupled to Plasmonic Surface Lattice Resonances in the Weak and Strong Coupling Regimes
我们研究了由周期性银纳米颗粒阵列覆盖的荧光有机分子（DiD）膜组成的系统的空间相干特性。这种复合结构的空间相干性从弱到强的耦合制度的演变进行了研究，通过系统地改变本地化的DiD激子和集体，离域模式的纳米粒子阵列被称为表面晶格共振之间的耦合强度。从弱到强耦合制度的相干性的逐渐演变的观察，与强耦合功能清晰可见的干涉条纹。一个高度的空间相干性被证明在强耦合制度，即使当模式是非常激子（80%），在相反的纯粹本地化的性质的分子激子。我们发现，相干性出现在整个弱到强的耦合交叉的模式的等离子体分量的重量成比例，提供证据的正常模式的混合性质。
2014-04-16 physics.optics
Visible Light-Activated Photosensitization of Hybridization of Far-red Fluorescent Protein and Silk
荧光蛋白通常导致光毒性和细胞毒性，特别是因为一些红色荧光蛋白（RFP）产生和释放活性氧（ROS）。ROS的光生成被认为是细胞成像中的有害副作用，或者被主动用于消融癌组织。作为古老的纺织品或生物材料，蚕产生的蚕丝可以直接用作织物或加工成材料和结构，以承载其他功能纳米材料。我们报告说，远红荧光蛋白（mKate2）与丝绸的转基因融合提供了一个光敏剂杂交平台，光诱导控制活性氧。利用绿色（可见）光激活，天然和再生的mKate 2丝可以以与可见光驱动的等离子体光催化相当的方式产生和释放超氧化物和单线态氧。因此，mKate2在丝中的基因表达提供了立即可开发和可扩展的光催化剂样生物材料。我们进一步设想，mKate2丝可以潜在地排除与外来半导体光催化纳米材料相关的危险问题。
2018-02-26 physics.chem-ph physics.optics
Quantum plasmonics: second-order coherence of surface plasmons launched by quantum emitters into a metallic film
我们解决的问题，单表面等离子体激元的量子光源发射到扩展的金膜的二阶相干性。量子光源由扫描荧光纳米金刚石制成，拥有五个氮空位（NV）色心。通过使用一个专门设计的显微镜，结合近场光学与远场泄漏辐射显微镜在傅立叶空间和适应的空间滤波，我们发现，光的初始源的量子统计被保存后转换为表面等离子体激元和传播沿多晶金膜。
2012-06-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Probing Electro-Magnetic Field Enhancement in 3D Plasmonic Nanopores Using DNA-PAINT and Nanorulers
针对等离激元纳米孔内表面荧光猝灭导致直接光场读取困难的问题，本研究采用DNA-PAINT作为分子报告工具，实现了纳米孔内局域光场的定量探测，确定了最优荧光团-金属间距，并验证了双材料纳米孔的区域耦合效应。
2025-11-19 physics.app-ph physics.optics
Plasmonic nanoprobes for stimulated emission depletion microscopy
等离子体纳米粒子由于局部增强了照明辐射和光子态密度而影响附近发射体的吸收和发射过程。在这里，我们使用金属纳米粒子的等离子体共振，以提高超分辨显微镜激发分子的受激损耗。我们证明了受激发射耗尽（STED）显微镜与金纳米棒的长轴只有26 nm和8 nm的宽度，提供了一个增强的分辨率相比，荧光只有探针没有等离子体成分照射相同的耗尽功率。这些新的纳米粒子辅助STED探针代表了一个约2x10^3减少探针体积相比，以前使用的纳米粒子，我们证明了它们的应用程序的第一等离子体辅助STED细胞成像。我们也讨论了它们目前的局限性。
2016-10-05 physics.chem-ph 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
Single-molecule strong optomechanical regimes in SERS via hybrid plasmonic cavities
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC)（凝聚态物理中心（IFIMAC））；Instituto Nicolás Cabrera（尼古拉斯·卡布雷拉研究所）
该研究利用混合等离激元腔实现单分子强光力学 regime，通过特定模式照射观测到SERS光谱增强分裂，计算二阶光子关联以表征非经典特性，为SERS领域提供了新的光力学调控方案。
2026-08-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Nanoparticle-assisted STED nanoscopy with gold nanospheres
我们证明了受激发射耗尽（STED）显微镜与20 nm的金纳米球涂覆荧光二氧化硅。与先前的STED与混合等离子体荧光标记的演示相比，当前的实现提供了一个更小的标记和更好的分辨率提高高达2.5倍，超出共聚焦显微镜的衍射极限。这是在比仅基于染料的常规STED低约2倍的强度下并且在水性环境中实现的，证明了与生物成像的相关性。最后，我们还显示，在这种情况下，第一次在光漂白率降低3倍相比，标准的染料为基础的STED，从而使更明亮的图像。
2016-10-31 physics.bio-ph physics.optics
Site-selective functionalization of plasmonic nanopores for enhanced fluorescence and Förster Resonance Energy Transfer
在这项工作中，我们使用位点选择性功能化策略来用一种或多种荧光染料装饰等离子体纳米孔。使用一种简单而强大的制造方法，我们设法在具有不同内径的介电纳米管上构建单等离子体环。纳米孔的尺寸的调制允许我们在可见光谱范围内定制它们的场限制和它们的Purcell因子。为了研究几何形状的变化如何影响荧光发射效率，巯基共轭染料锚定在等离子体环上，从而形成功能性纳米孔。我们研究了ATTO 520和ATTO 590在两种不同配置下的寿命：单染料和FRET对。对于单一染料配置，我们观察到两种单一染料的寿命随着纳米孔的尺寸减小而减小。最小的纳米孔产生6的实验Purcell因子。对于FRET对配置，我们测量两个制度。对于大的纳米孔尺寸，FRET效率保持恒定。而对于较小的尺寸，随着纳米孔尺寸的减小，FRET效率从30%增加到45%。这些研究结果也得到了数值模拟的支持，可能会开辟新的途径来设计等离子体纳米孔中的能量转移，在光子学和生物传感中具有潜在的应用，特别是在单分子检测测序中。
2018-11-08 physics.app-ph physics.optics
Enhancement and Inhibition of Spontaneous Photon Emission by Resonant Silicon Nanoantennas
用贵金属代替高折射率的金属最近被提出作为纳米光子学中的替代策略，以设计宽带光学谐振器并规避等离子体材料的欧姆损耗。在本报告中，我们证明了亚波长硅纳米天线可以操纵荧光分子的光子发射动力学。在实践中，它表明，介电纳米天线可以增加和减少在室温下的局部光态密度（LDOS），这是一个过程，在纳米级的贵金属是不可访问的。使用扫描探针显微镜，我们定量分析，在三个维度上，100 nm的荧光纳米球和硅纳米天线之间的近场相互作用，直径范围在170 nm和250 nm之间。与数值模拟相关联，这些测量表明增加或减少的总自发衰变率高达15%，发射光子的收集效率高达85%。我们的研究证明了硅基纳米天线在纳米尺度和室温下对固态发射器进行低损耗操作的潜力。
2016-12-30 physics.optics
Terahertz non-label subwavelength imaging with composite photonics-plasmonics structured illumination
受到结构照明显微镜在亚波长成像中的能力的启发，许多研究人员致力于研究这种方法。然而，由于传统的结构照明场的自由传播特性，分辨率最多只能提高两倍，相比于反射有限显微镜。此外，以往的研究大多依赖于非相干光源，仅限于荧光样品。提出了一种基于太赫兹行波和等离子体激元照明的亚波长无荧光成像方法。与金属光栅一起激发，欺骗表面等离子体激元被用作等离子体激元照明。当捕获具有SSP照明的散射波时，样品的高阶空间频率分量已经被编码成可获得的低阶空间频率分量。然后，总结了一种算法，以移动调制SF分量到它们的实际位置在傅立叶域中。以这种方式，引入携带精细信息的高阶SF分量以重建期望的成像，导致分辨率提高到0.12 λ。令人鼓舞的是，可以通过调谐SSP的工作频率来进一步增强分辨率。这种方法在太赫兹非荧光显微镜和弱散射样品检测中有着重要的应用前景。
2021-06-19 physics.optics physics.plasm-ph
Large and Versatile Plasmonic Enhancement of Photoluminescence Using Colloidal Metallic Nanocubes
本研究提出利用均匀铺展的胶体银纳米立方体增强光致发光，使YAG:Ce层发射效率提升80%、石英信号增强200倍，并揭示无序性与Ag纳米颗粒表面密度为关键因素。
2024-09-23 physics.chem-ph physics.optics
Disruptive Forces in Metamaterial Tweezers for Trapping 20 nm Nanoparticles Based on Molecular Graphene Quantum Dots
本研究使用超材料等离激元光镊实现了20 nm分子石墨烯量子点纳米颗粒的捕获，发现光强超过临界值会导致约16°C温升并破坏捕获性能，从而确定了安全的光强区间，可用于荧光粒子和量子发射体的纳米定位及单光子源配置。
2024-10-15 physics.app-ph physics.optics
Electro-Thermo-Plasmonic Flow in Gold Nanoparticle Suspensions: Nonlinear Flow Velocity Dependence with Aggregates Concentration
本研究结合模拟与实验，发现金纳米颗粒悬浮液在激光和电场作用下产生的电热等离子体流动速度与颗粒浓度呈非线性关系，源于多重散射吸收增强，并可用于实现高速流动。
2022-12-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.flu-dyn
Diffusion-inspired time-varying phosphorescent decay in nanostructured environment
结构化环境通过修改局部电磁态密度控制光-物质相互作用过程的动力学。在典型的情况下，其中涉及纳秒级的荧光过程，在相互作用过程中的环境的机械构象变化可以安全地忽略。然而，缓慢衰减的磷光络合物（例如镧系元素）可以通过近场相互作用有效地感测微米和毫秒尺度的运动。因此，寿命统计可以继承有关纳米尺度的机械运动的信息。在这里，我们研究磷光染料的光-物质相互作用动力学，在等离子体纳米天线附近扩散。通过修正的扩散方程，考虑了随时间变化的Purcell增强和分子随机运动之间的相互作用，并分析了集体衰变现象。流体性质，如局部温度和扩散系数映射到磷光寿命分布提取的逆拉普拉斯变换的帮助。我们提出了一个相当简单的光子平台，实现了非接触式全光学测温和扩散测量，并为大量可能的应用铺平了道路。其中，所提出的分析可用于详细研究芯片实验室设备中的纳米流体过程，这是非常困难的，甚至不可能用其他光学方法进行分析。
2019-09-24 physics.optics
Label-free Imaging of Catalytic H2O2 Decomposition on Single Colloidal Pt Nanoparticles using Nanofluidic Scattering Microscopy
本文提出纳米流体散射显微镜，通过检测折射率变化实现单Pt纳米颗粒催化H2O2分解的无标记成像与活性测量。
2023-10-24 physics.chem-ph physics.optics
Optical detection of single sub-15 nm objects using elastic scattering strong coupling
本研究在金纳米探针与金膜构成的自组装等离子体纳米腔中实现弹性光散射强耦合，可检测低至1.8 nm的单个无荧光、无拉曼活性亚15 nm物体，补充现有显微技术。
2024-11-04 physics.optics
