Tailoring optical and magnetic properties of molybdenum disulphide nanosheets by incorporating plasmonic gold nanoparticles
本文研究了等离子体金纳米粒子（Au NPs）在二硫化钼（MoS $_2$）纳米片上的系统生长以及Au NPs对光学和磁性的影响。通过X射线衍射和透射电子显微镜技术证实了纳米复合材料的结晶性质。使用吸收和拉曼光谱技术的光学特性进行了表征。利用电子顺磁共振技术研究了纳米复合材料的磁响应特性。本文试图对二维纳米复合材料在磁光器件中的应用有一个基本的了解。
2020-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Self Assembly of and Plasmon Enhanced Ultrafast Magnetization in Ag Co Hybrid Nanoparticles
利用脉冲激光实现磁性纳米粒子的超快退磁由于其在自旋电子学中的潜在应用（如数据存储）而受到广泛关注。在这样的应用中，有必要使用低能量激光脉冲来控制磁化，然而，这带来了增加从激发激光脉冲到自旋子系统的能量的量的问题。我们利用局域表面等离子体共振（LSPR）现象来增强从激光脉冲到自旋子系统的能量转移。为了诱导LSPR，使用一种新的方法制备了具有LSPR吸收的贵金属纳米颗粒和磁性金属纳米颗粒的混合纳米颗粒。具体来说，通过使用脉冲激光沉积的自组装方法制备AgCo混合纳米颗粒。我们进行了测量的静态法拉第和时间分辨法拉第效应，使用泵探测技术上的AgCo混合纳米粒子与各种AgCo的比例。实验结果表明，随着AgCo比的增加，LSPR吸收和退磁幅度增加。结果表明，从激光脉冲转移到磁性纳米粒子的自旋系统的能量的量可以通过LSPR吸收增加。
2014-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Surface Plasmon Enhanced Photoconductance of Gold Nanoparticle Arrays with Incorporated Alkane Linkers
我们报告了一个光电导增益效应的二维阵列的金纳米粒子，其中烷烃分子插入。纳米颗粒阵列是由链烷硫醇包覆的金纳米颗粒通过自组装过程形成的，随后它们通过微接触印刷技术在Si/SiO2芯片上图案化。我们发现，阵列的光电导强烈增强的纳米粒子的表面等离子体激元的频率。我们解释的观察作为一个辐射热增强的纳米粒子阵列的电导后，激发表面等离子体共振。
2009-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Optical properties of metal nanoparticles with no center of inversion symmetry: observation of volume plasmons
我们目前的L形银纳米粒子的光学响应的理论和实验研究。散射光谱表现出几个等离子体共振，敏感地依赖于入射电磁场的偏振。共振的物理起源可以追溯到不同的等离子体激元现象。特别是，一个不寻常的属性的高能量带解释的体积等离子体振荡所产生的纳米粒子的不对称性。
2007-10-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Resonance energy transfer from a fluorescent dye molecule to plasmon and electron-hole excitations of a metal nanoparticle
我们研究了染料分子到金属纳米粒子的电子激发能转移速率的距离依赖性。使用球形的jeltron模型，我们评估的速率对应于l = 1，2和3模式的纳米粒子的激发。我们的计算同时考虑了电子-空穴对和纳米粒子的等离子体激元激发。在大距离下，该速率遵循传统的R^-6依赖性，而在较短距离下，则观察到与此行为的微小偏差。在杰尔夫模型的框架内，不可能将实验观察到的速率对d^-4的依赖性归因于等离子体激元或电子-氢对激发的能量转移。
2007-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Plasmonic properties of individual gallium nanoparticles
镓是一种等离子体材料，提供紫外到近红外的可调谐性、容易和可扩展的制备以及纳米颗粒的良好稳定性。在我们的贡献中，我们通过实验证明了单个镓纳米颗粒的形状和大小与其光学性质之间的联系。为此，我们利用扫描透射电子显微镜结合电子能量损失谱。使用在超高真空条件下操作的内部开发的泻流单元，在氮化硅膜上直接生长直径在10 nm和200 nm之间的透镜形镓纳米颗粒。我们已经通过实验证明，它们支持局域表面等离子体共振，并且它们的偶极模式可以通过它们的尺寸从紫外到近红外光谱区域进行调谐。测量得到了使用真实颗粒形状和尺寸的数值模拟的支持。我们的研究结果为镓纳米颗粒的未来应用开辟了道路，例如在能量收集或紫外发射器的等离子体增强发光中的太阳光的高光谱吸收。
2022-12-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Dewetted Au nanoparticles on TiO$_2$ surfaces -- Evidence of a size-independent plasmonic photo-electrochemical response
采用磁控溅射法在Ti/Si基片上制备了TiO $_2$薄膜。TiO $_2$表面然后用标称厚度为0.5-10 nm的薄Au膜涂覆，所述Au膜通过固态去湿转化为可调节尺寸和间距的Au纳米颗粒; Au纳米颗粒尺寸可以在宽范围内调节，即约10 nm。3-200 nm。Au修饰的TiO $_2$表面能够在可见光照射（450-750 nm）下进行等离子体光电化学水裂解。水分解性能达到最大的TiO $_2$层装饰有~ 30 nm大小的Au颗粒。正如预期的那样，光学吸收测量显示随着Au纳米颗粒尺寸的增加等离子体消光带的红移。然而，等离子体激元光电流被发现在~ 600 nm处达到峰值，而与Au纳米颗粒的尺寸无关，即等离子体激元光电流带位置与尺寸无关。这种显著的观察结果可以归因于热电子注入截止效应。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Coupled Plasmon Modes in 2D Gold Nanoparticle Clusters and their Effect on Local Temperature Control
紧密分离的金纳米颗粒的组装体由于各个纳米结构的等离子体激元模式的耦合而表现出强烈的集体等离子体激元响应。在纳米颗粒自组装的背景下，球形纳米颗粒的紧密堆积的2D簇呈现出一种重要的复合系统，其承诺了许多应用。本研究探讨了集体等离子体特性和由此产生的光热行为的封闭包装的二维金纳米粒子簇，以描绘集群的大小，颗粒间的距离和颗粒大小的影响。较小的纳米粒子（直径为20 nm和40 nm），表现出低的个人散射和高吸收被认为是其相关的光热应用。与典型的文献研究相比，本研究比较了不同大小的簇的光学响应，从单个纳米颗粒到61个纳米颗粒的大组件。团簇尺寸的增加会导致光谱位置和光物理特性的显著变化。基于模型的结果，每个纳米粒子的最大吸收的最佳簇大小也被确定为增强光热效应。研究了颗粒尺寸和颗粒间距离的影响，以阐明近场和远场耦合相互作用的性质。考虑到均匀的水介质的光热效应所产生的吸收进行了比较，为不同的团簇尺寸和颗粒间的距离。纳米颗粒的稳态温度对簇大小、簇中的颗粒位置、入射光偏振和颗粒间距离的强烈依赖性在等离子体纳米结构的局部温度控制中提供了新的物理见解。
2021-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Formation of normal surface plasmon modes in small sodium nanoparticles
用GW方法研究了含20-300个原子的钠纳米团簇中表面等离子体模的形成。结果表明，在小钠纳米粒子的大小为2 nm，损失函数$Im[ε^{-1}]$是由一个单一的峰值对应于本地化的表面等离子体共振（LSPR）占主导地位。对于2nm和更大的颗粒，开始形成对应于表面等离子体激元（SPP）振荡的共振，以及对应于体积等离子体激元（VP）激发的共振。考虑到上述情况，在0.7-3.7 nm范围内的颗粒的线性尺寸可以被估计为用SPP操作的金属纳米器件的下限。在由涂覆有钠原子的硅核组成的球形纳米颗粒的示例中，示出了LSPR模式被选择性地抑制，而SPP模式没有。这种复合结构可以被认为是具有选择性调谐特性的纳米等离子体激元器件的示例。
2019-12-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Silver Amalgam Nanoparticles and Microparticles: A Novel Plasmonic Platform for Spectroelectrochemistry
来自非常规材料的等离子体纳米颗粒可以改善甚至将一些新的功能引入到与等离子体固有相关的学科中，例如光化学或（光谱）电化学。例如，它们可以催化各种化学反应或在各种应用中充当纳米电极和光学换能器。银汞合金是这种非常规等离子体材料的完美例子，尽管它在电化学领域因其宽的阴极电位窗口和生物分子对其表面的强吸附亲和力而众所周知。在这项研究中，我们详细研究了由银汞合金制成的纳米颗粒和微米颗粒的光学性质，并将它们的等离子体共振与它们的形态相关联。我们使用光学光谱技术的合奏水平和电子能量损失光谱的单粒子水平上，以证明银汞合金本地化等离子体共振，从紫外线的所有方式到中红外波长覆盖的非常宽的光谱范围。我们的研究结果建立银汞合金作为一个合适的材料引入等离子体功能的光化学和光谱电化学系统，其中等离子体增强的电磁场和发光过程可以协同满足优越的电化学特性的汞。
2019-06-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
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
Plasmonic Induced Potential in Metal-Semiconductor Composits
我们利用实验工具，如导电原子力显微镜和静电力显微镜上的光激发的铟锡氧化物衬底上的金纳米粒子阵列。纳米颗粒部分被薄的半导体聚合物覆盖。分析了在金属纳米颗粒的等离子体共振频率下激发后复合金属-半导体样品的电流和电势分布的变化。
2015-11-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmonic engineering of metal nanoparticles for enhanced fluorescence and Raman scattering
我们研究了调整银纳米粒子的局域表面等离子体共振（LSPR）对附近荧光团的荧光强度、寿命和拉曼信号的影响。金属结构的存在可以通过增加激发场以及通过修改辐射和非辐射衰变机制来改变分子的光学性质。通过仔细选择实验参数，我们已经能够解耦这些影响。我们观察到四倍的荧光增强和近30倍的衰减率增加从阵列的银纳米粒子，当LSPR被调谐到一个本地位于荧光团的发射波长。这与从荧光到表面等离子体激元的能量转移的效率大大提高是一致的。此外，表面增强拉曼散射（SERS）测量表明，当入射激光和拉曼信号都接近与等离子体激元能量共振时，会发生最大增强。来自纳米颗粒阵列的SERS信号的空间映射揭示了由LSPR能量的小差异引起的激发场的高度局部化差异。
2008-05-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Absence of Structural Impact of Noble Nanoparticles on P3HT: PCBM Blends for Plasmon Enhanced Bulk-Heterojunction Organic Solar Cells Probed by Synchrotron Grazing Incidence X-Ray Diffraction
在供体-受体体异质结有机光伏器件的活性区域中掺入显示局部表面等离子体共振的贵金属纳米颗粒是工业上兼容的光捕获策略，能够保证更好地吸收入射光子并给出12%至38%之间的效率提高。本文利用同步辐射掠入射X射线衍射研究了Au和Ag纳米粒子与P3 HT：PCBM共混对P3 HT结晶动力学的影响。我们得出结论，在P3 HT：PCBM共混物中以低于0.3wt%的不同浓度存在（1）80 nm Au，（2）5 nm、50 nm、80 nm Au的混合物，（3）40 nm Ag，和（4）10 nm、40 nm、60 nm Ag胶体纳米颗粒，不影响共混物本身的行为。
2014-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Theory of plasmon-enhanced Foerster energy transfer in optically-excited semiconductor and metal nanoparticles
我们描述了在金属子系统（金属纳米晶体）的存在下，半导体纳米粒子之间的Foerster转移的过程。在金属纳米晶体的存在下，Foerster过程可以变得更快，更长。Foerster转移的增强是由于等离子体辅助放大纳米级组件内的电场的效果而发生的。同时，金属纳米晶体导致在Foerster转移过程中的能量损失增加。在等离子体共振的激励下，我们推导出了能量转移率、光致发光强度和能量耗散率的方便方程。由于金属的强耗散，等离子体增强的Foerster转移的实验观察需要特殊的条件。作为可能的实验方法，我们考虑连续波和时间分辨的光致发光研究，并描述了观察等离子体增强转移的条件。特别是，我们表明，光致发光光谱应仔细分析，因为等离子体增强的福斯特效应可以出现在一起与强激子能量耗散。我们的研究结果可以应用到各种实验纳米系统。
2007-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Sculpting the plasmonic responses of nanoparticles by directed electron beam irradiation
功能纳米结构中物质的空间限制将这些系统推向了纳米科学的最前沿，既作为奇异物理和量子现象的游乐场，又在包括等离子体、光电子和传感在内的多种应用中。与此同时，单色电子能量损失谱（EELS）的出现使得能够探索单个纳米颗粒内的局部纳米等离子体功能和纳米颗粒组装体的集体响应，从而深入了解相关机制。然而，等离子体纳米结构的现代合成工艺通常限于可访问的几何形状和材料的类型，并且即使如此，也限于数十nm量级的空间精度，从而排除了对结构-性质关系的关键方面的直接探索。在这里，我们使用扫描透射电子显微镜（STEM）的原子大小探针来执行纳米颗粒配置的精确雕刻和设计。此外，使用低损耗（EELS），我们提供了动态分析的等离子体激元响应的演变过程中的雕刻过程。我们表明，在纳米粒子的自组装系统中，单个纳米粒子可以选择性地去除，重塑或以纳米级分辨率任意图案化，有效地修改空间和能量域中的等离子体响应。这一过程大大增加了设计的可能性，并为任意结构的开发提供了机会，这最终是纳米光子设计的关键。纳米雕刻又给电子显微镜带来了另一种能力。
2021-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Porous aluminium decorated with rhodium nanoparticles, preparation and use as platform for UV plasmonics
针对常用等离激元金属共振波长大于350 nm难以应用于紫外波段的问题，研究开发了低成本制备负载铑纳米颗粒的纳米多孔铝基底的方法，证实其可作为增强紫外拉曼光谱的等离激元材料。
2024-03-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Plasmon Polaritons in Disordered Nanoparticle Assemblies
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
通过布朗动力学模拟和叠加T矩阵方法，研究无序对金属纳米颗粒多层组装体中等离激元极化激元形成和光-物质耦合的影响，发现结构无序展宽极化激元禁带和近场热点分布，但不改变极化激元色散和耦合强度。
2025-06-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of hydrogen adsorption on gold nanoparticles and charge transfer probed by anisotropic surface plasmon resonance
通过在纳米颗粒中使用局部表面等离子体共振（LSPR），研究了氢在尺寸为10 nm量级的金纳米颗粒（NPs）上的吸附。通过在玻璃基板上倾斜角沉积获得的Au纳米颗粒形成的样品，由于依赖于光的偏振的两种不同的等离子体共振而显示出强烈的光学二向色性。这确保了使用透射各向异性光谱，一种灵敏的衍生光学技术，其允许在H吸附时测量小至0.02 nm的LSPR位移，这是常规等离子体方法无法获得的。测得的信号与纳米颗粒的面积成比例，这表明H原子在其小平面上扩散。从Au到H的负电荷转移被清楚地证明
2018-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Effect of size distribution, skewness and roughness on the optical properties of colloidal plasmonic nanoparticles
普遍接受的观点是，粒径分布强烈影响胶体等离子体纳米颗粒的光谱。它经常被引用的主要原因之一，而解释的理论和实验光谱的纳米粒子之间的不匹配。在这项工作中，这些方面进行了严格的分析，通过自下而上的统计方法，认为变量，如平均值，标准偏差和偏度的纳米颗粒尺寸分布相互独立。通过假设粒径分布为正态分布和对数正态分布，研究了统计参数对胶体纳米粒子Mie分析光谱的影响。形态的影响也进行了数值研究，以了解它可以发挥作用的程度。我们发现，颗粒的多分散性、偏斜度和表面形态实际上仅微弱地影响光谱。然而，关于纳米颗粒的结晶度的合适的光学常数的选择对于在光谱的理论模拟中正确预测等离子体激元带位置和等离子体激元带宽是更有影响力的因素。结果表明，平均粒径可以正确地估计直接从等离子体激元带的位置，因为它是平均值，确定的共振波长。另一方面，标准偏差可以根据从动态光散射实验获得的强度分布数据来估计。本文报道的结果明确了胶体等离子体纳米颗粒的粒度分布和光学响应的模糊性。
2022-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
