On Thermal Vacuum Radiation of Nanoparticles and Their Ensembles
基于涨落电磁理论，数值研究了真空中金、石墨和石英玻璃纳米粒子组成的二聚体和粒子系综的辐射发射率。相同温度的相邻颗粒的存在导致取决于颗粒尺寸、颗粒间距离和温度的辐射发射率（每一个颗粒）的振荡特性。我们的结论是，一个合奏的粒子可能是一个更强烈的热辐射源比一个等效的固体具有相同的外表面积。或者，当相邻颗粒产生显著的屏蔽效应（二氧化硅）时，颗粒的集合体可以是非常好的热保护剂。
2013-09-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Radiative heat transfer and radiative thermal energy for 2D nanoparticle ensembles
在多体辐射传热理论框架下，研究了二维纳米粒子系综的辐射传热与辐射热能，揭示了多体相互作用对热导及热导率谱的定性与定量影响，并推导了包含磁场贡献的坡印廷矢量表达式以准确描述金属纳米粒子辐射。
2020-07-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Sample-specific and Ensemble-averaged Magnetoconductance of Individual Single-Wall Carbon Nanotubes
我们讨论的磁输运测量个别单壁碳纳米管与低接触电阻，作为温度和栅极电压的函数进行。我们发现，在低温下施加垂直于管轴的磁场会产生e ^2/h量级的大的磁导。我们表明，这种磁导包括一个特定的样品和整体平均的贡献，这两者都随着温度的升高而降低。所观察到的行为非常类似于更传统的多通道介观导线的行为，表现出普遍的电导波动和弱局部化。对实验结果的理论分析将有助于我们对单壁碳纳米管中的一维电子运动有更深入的理解。
2005-07-28 cond-mat.mes-hall
Diamagnetism of metallic nanoparticles as the result of strong spin-orbit interaction
结果表明，随着自旋轨道相互作用的发生，清洁金属纳米粒子的磁化率从顺磁性变为反磁性。利用随机矩阵理论，在对称性分析的基础上，对这种效应进行了量化。特别是，磁化率的函数的对称性破缺参数表示磁通量的交叉从辛酉和正交酉系综。相应的分析和数值计算结果提供了一个定性的解释的实验数据的金纳米棒系综的抗磁性。
2019-07-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Ensemble Averaged Conductance Fluctuations in Anderson Localized Systems
我们证明了存在的能量依赖的波动的本地化长度，这取决于无序分布。这些波动导致增强平均电导波动（EACF），并通过大的无序增强。对于二进制分布的波动强烈增强相比，高斯分布和均匀分布。这些结果对系综平均量具有重要意义，例如通过量子线的传输，其中波动可以存在于非常高的温度。对于非波动部分的局域化长度在一个维度上，我们得到了一个改进的分析表达式，有效的所有无序强度平均的概率密度。
2007-11-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Modeling the Magnetization Dynamics for Large Ensembles of Immobilized Magnetic Nanoparticles in Multi-dimensional Magnetic Particle Imaging
磁性纳米粒子（MNP）在生物医学应用中发挥着重要作用，包括成像模式，如MRI和磁性粒子成像（MPI）。后者利用了大量磁性纳米颗粒对磁场的非线性磁化响应，这允许从测量的电压信号确定MNP浓度的空间分布。目前，在MPI环境中对MNP的大集合的电压信号进行建模尚不准确，特别是对于多维磁激励场中的液体示踪剂。因此，电压到图像映射仍然是在耗时的校准过程中获得的。虽然铁磁流体的情况下，可以被看作是典型的设置，最近固定化和潜在的定向MNP已经受到了相当大的关注。通过在固定过程中对齐颗粒，可以将易磁化轴的角度编码到磁化响应中，为基于模型的方法提供复杂的基准系统。在这项工作中，我们解决了固定化，面向MNP的MPI的上下文中的建模问题。我们研究了一种基于模型的方法，其中的磁化强度响应是由粒子的磁矩的Néel旋转模型模拟的，而系综磁化强度是通过求解Fokker-Planck方程的方法获得的。由于该模型的参数是先验未知的，我们调查不同的方法进行参数识别，并讨论两个模型：一个是使用一个单一的功能向量从空间跨越的模型参数和另一个功能向量的叠加被认为是。我们表明，我们的模型可以更准确地再现与方向相关的信号响应相比，平衡模型，这标志着目前的最先进的基于模型的系统矩阵模拟MPI。
2021-06-15 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Disappearance of Ensemble-Averaged Josephson Current in Dirty SNS Junctions of d-wave Superconductors
讨论了超导体/脏正常导体/超导体结中的约瑟夫森电流，其中超导体具有$d_{x^2-y^2}$配对对称性.约瑟夫森电流的低温行为取决于晶轴和结界面法线之间的取向角。我们表明，当取向角为$π/4$且正常导体处于扩散输运状态时，系综平均约瑟夫森电流消失。$d_{x^2-y^2}$ -波配对对称性是造成这一事实的原因。
2001-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
High-throughput ensemble characterization of individual core-shell nanoparticles with quantitative 3D density from XFEL single-particle imaging
这些结构，作为设计功能纳米材料的基石，推动了多功能纳米探针的发展，以了解非晶样品的局部结构。近年来，在原子尺度上分析单个样品的结构方面取得了显著的进展。然而，在大多数情况下，只有有限数量的样本进行检查，缺乏统计数据来代表系统的结构不均匀性。在这里，通过采用X射线自由电子激光的单粒子成像和多模型3D成像的新算法，我们成功地在几个小时内研究了几千个样品，并确定了3D结构的内在异质性。定量分析揭示了三维形态，小面指数和弹性应变。三维弹性能量分布进一步证实了分子动力学模拟，以获得在原子水平上的力学见解。这项工作建立了一个新的途径，以高通量表征的个体标本在大型合奏，从而克服统计缺陷，同时提供定量信息在纳米级。
2020-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Many-body interaction on near-field radiative heat transfer between two nanoparticles caused by proximate particle ensembles
本研究探讨了邻近粒子集合（链、平面、光栅）引起的多体相互作用对两个纳米粒子间近场辐射热传递的影响，发现随邻近粒子尺寸增大，该作用由抑制转为增强，且扭转集合时传递随角度平滑变化，深化了对致密粒子系统NFRHT的理解。
2023-12-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Disorder-Induced Complex Magnetization Dynamics in Planar Ensembles of Nanoparticles
利用数值模拟研究了纳米粒子二维（$l^{}_x\times l^{}_y$）组装体中磁弛豫特性与面外位置无序强度$Δ(\%)$的关系.这种缺陷在实验制造的纳米结构中被大量观察到，导致不寻常的磁化动力学。对于小且可忽略的偶极相互作用强度$h^{}_d\leq0.2$，磁化强度呈指数衰减。在这种情况下，磁化弛豫不依赖于$Δ$和纵横比$A^{}_r=l^{}_y/l^{}_x$，如预期的。在类正方形MNP系综和完全有序体系（$Δ(\%)=0$）中，随着$h^{}_d$的增加，磁化强度迅速弛豫.因此，有效Néel弛豫时间$τ^{}_N$随着$h^{}_d$而减小。足够强度的偶极相互作用促进这种系统中的反铁磁耦合，导致快速磁化衰减。值得注意的是，面外无序激发磁矩在大$h^{}_d$存在下发生铁磁相互作用，即使在MNP的方形组装中也是如此。结果，磁化弛豫减慢，导致在这种情况下随着$Δ$和$h^{}_d$的增加，$τ^{}_N$单调增加。值得注意的是，在具有大$h^{}_d$的高度各向异性系统中存在延长的磁化衰减。在这种情况下，偶极相互作用沿系统的长轴诱导铁磁耦合。因此，对于大的$h^{}_d$，磁化停止作为时间的函数弛豫，而与无序强度$Δ(\%)$无关。本工作可以提供一个具体的理论基础，以解释在实验中观察到的意外松弛行为。这些结果在数字数据存储和基于自旋电子学的应用中也是有益的，其中这种纳米结…
2021-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous orbital magnetization of mesoscopic dipole dimers
金纳米粒子的集合体呈现出与大块金的弱抗磁性响应不一致的磁性行为。特别是，一个不寻常的铁磁秩序已经被几个实验所揭示。在这里，我们研究了传导电子的轨道磁性和粒子间偶极相互作用的综合作用是否可以导致磁有序。使用不同的模型系统的相互作用介观磁偶极子，连同微观描述的纳米粒子内的电子动力学，我们发现，一个自发的磁矩可能会出现在二聚体的金属纳米粒子时，后者的特点是由一个大的轨道顺磁磁化率。
2022-02-07 cond-mat.mes-hall
Atomic-resolution spectroscopic imaging of ensembles of nanocatalyst particles across the life of a fuel cell
通过像差校正光学器件实现的数据收集速度的千倍增加使我们能够克服电子显微镜悖论-如何获得单个纳米颗粒中原子分辨率的化学结构，同时记录来自非均匀群体的统计学显著样本。这使我们能够映射数百个Pt-Co纳米颗粒，以显示质子交换膜燃料电池中催化剂老化不同阶段的原子尺度元素分布，并将Pt壳层厚度与处理、颗粒尺寸、表面取向和有序性联系起来。
2011-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport in a Single Self-Doped Nanocrystal
解决单个纳米粒子在红外线中的光学特性特别具有挑战性，因此需要开发用于表征该光谱范围内纳米粒子电导谱的替代方法。在这里，我们描述了一种有效的方法，在芯片电路上制造单个纳米颗粒隧道结。我们将这种方法应用于窄禁带的硒化汞纳米颗粒，其能带结构结合了体半金属的反转特性与量子限制和自掺杂。在调整栅极偏压时，测量揭示了光谱中存在两个能隙。较宽的带隙来自带间带隙，而较窄的带隙来自带内跃迁。后者接近零的栅极电压的观察证实了在单粒子水平的纳米粒子的掺杂特性，这是完全符合合奏光学和传输测量。最后，我们探讨了单个量子点内的光输运，并证明了一个大的光增益机制导致的光电门。
2017-10-14 cond-mat.mes-hall
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
Anisotropic Effect of Dipolar Interaction in Ordered Ensembles of Nanoparticles
我们实施了广泛的计算机模拟调查的磁滞特性在有序阵列（$l^{}_x\times l^{}_y$）的磁性纳米粒子的纵横比$A^{}_r=l^{}_y/l^{}_x$，偶极相互作用强度$h^{}_d$，和外部磁场方向的函数。我们考虑了取向各向异性的情况，$α$是取向角。它提供了一个优雅的路线，以发掘明确的作用，各向异性和偶极相互作用的滞后响应，在这样一个通用的系统。超顺磁特性占主导地位，具有弱偶极相互作用（$h^{}_d\leq0.2$），导致磁滞回线面积最小。值得注意的是，即使在中等相互作用强度（$h^{}_d\approx0.4$）下也会出现双环滞后，这让人想起反铁磁耦合。这些特征强烈依赖于$α$和$A^{}_r$。有趣的是，磁滞回线面积随着$h^{}_d$的增加而增加，只要$A^{}_r$是巨大的，并且外部磁场沿着$y$ -方向。矫顽场$μ^{}_oH^{}_c$、回复磁化强度$M^{}_r$和热耗散$E^{}_H$也强烈地依赖于这些参数。不考虑外场方向和弱偶极相互作用（$h^{}_d\leq0.4$），对于固定的$α$和$A^{}_r\leq4.0$，$μ^{}_oH^{}_c$随$h^{}_d$增加。只要$A^{}_r$是巨大的并且场沿着$y$ -方向，偶极相互作用也升高$M^{}_r$。对于可忽略的弱偶极相互作用，$E^{}_H$最小，与$A^{}_r$、$α$和场方向无关…
2021-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orientation dependence of optical activity in light scattering by nanoparticle clusters
纳米颗粒簇的光学性质随着组成颗粒的空间排列而变化，而且还随着簇相对于入射光的总体取向而变化。这在纳米级手性和相关手性光学响应的背景下特别重要，例如圆二色性或远场中圆偏振光的差分散射，或近场中光学手性的局部程度。我们探讨了一些典型的几何形状的角度依赖性等数量：一个二聚体的金纳米棒，螺旋的金纳米球，和硅颗粒的线性链。这些例子用来说明可能的变化与光的入射方向的手光学响应，但也因此，一个强大的取向平均程序的重要性时，建模一般集群的粒子在随机取向。我们的结果得到了严格的叠加T-矩阵方法，它提供了精确的取向平均性能的解析公式。
2021-11-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnetization Reversal in Two-dimensional Ensemble of Nanoparticles with Positional Defects
本研究通过模拟二维磁性纳米颗粒系综，发现偶极相互作用、各向异性轴取向和位置缺陷共同调控磁化弛豫与反转，为自旋电子学材料设计提供指导。
2021-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lineshape of harmonic generation on metal nanoparticles and metallic Photonic Crystal slabs
我们研究了金属纳米颗粒（理论）和金属光子晶体平板（实验和理论）的线性和非线性光学线形。对于金属纳米粒子合奏，我们分析和数值计算表明，飞秒二次或三次谐波产生（THG）的实验与线性消光测量一般不允许确定均匀的线宽。这与我们发现技术错误的先前工作的声明相反。对于金属光子晶体平板，我们引入了一个简单的两个耦合洛伦兹振子的经典模型，对应于等离子体激元和波导模式。该模型很好地描述了线性光学的关键实验特征，特别是类Fano线型。导出的非线性光学三倍频光谱示出依赖于潜在的光学非线性源。我们给出了相应的金属光子晶体平板三倍频实验。与以前的工作相比，我们光谱解析干涉THG信号，并且我们还通过使用5 fs激光脉冲获得更高的时间分辨率。在三倍频光谱中，不同的光谱分量表现出强烈不同的行为与时间延迟。测量的光谱与模型计算吻合得很好。
2005-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of dipolar interactions on optical nonlinearity of two-dimensional nanocomposites
在这项工作中，我们计算了偶极-偶极相互作用的光学非线性的二维随机合奏的纳米粒子，具有一组激子水平，例如，量子点的贡献。得到了TM波和TE偏振光沿平面传播时的贡献的解析表达式。它示出的光学非线性，所造成的偶极-偶极相互作用的纳米粒子的平面系综，是几倍小于类似的非线性散装纳米复合材料。预期在比量子点激子上升时间大得多的时间尺度处观察到这种类型的光学非线性。所提出的方法可以应用于各种类型的纳米复合材料的形状。
2013-03-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
Multiple scattering of light in nanoparticle assemblies: user guide for the TERMS program
我们介绍TERMS，一个开源的Fortran程序来模拟粒子团簇的近场和远场光学性质。该程序通过叠加T矩阵法严格求解了麦克斯韦方程组，其中入射场和散射场被分解为一系列矢量球面波。TERMS实现了几种算法来求解多散射方程的耦合系统，该方程描述了相邻散射体之间的电磁相互作用。从这个正式的解决方案中，该程序可以计算一些物理相关的光学性质，如消光，吸收，散射和相应的圆二色性的远场横截面，以及局部场强和光学手性的程度。通过在球面波的基础上描述入射场和散射场，T矩阵框架适合于取向平均量的分析公式，对应于随机取向的粒子系统; TERMS提供了远场和近场感兴趣的量的计算。本用户指南介绍了程序，总结了相关理论，并在网站上提供了一套完整的独立示例，随附代码。
2021-11-22 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Kinetics and Mechanism of Metal Nanoparticle Growth via Optical Extinction Spectroscopy and Computational Modeling: The Curious Case of Colloidal Gold
提出了一个总体计算框架，统一了几种光学理论来描述金纳米颗粒（GNP）在种子生长过程中的时间演化。为了实现这一点，我们使用了廉价和广泛可用的光学消光光谱，以获得定量动力学数据。使用物理模型对在广泛的实验条件下收集的原位光谱进行回归，计算GNP在生长过程中的整体消光。该模型提供了关于粒子的大小、形状和浓度以及它们之间的任何电磁相互作用的时间信息。因此，我们能够描述GNP增长的机制，并将这一过程划分为不同的成因阶段。我们提供了几个长期存在的谜团，例如，负责的紫灰色色调的现象在GNP生长的早期阶段，成核，生长和聚集事件之间的复杂的相互作用，以及凝聚和电磁相互作用之间的明确区别。所提出的理论形式主义已经开发了一个通用的方式，使它可以很容易地适应其他纳米颗粒形成的情况下，如各种金属纳米颗粒的成因。
2019-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
