Asymmetrical plasmon distribution in hybrid AuAg hollow/solid coded nanotubes
纳米尺度的形态控制为制造具有所需等离子体特性的纳米结构铺平了道路。我们报告了两种不同的AuAg纳米管的一维中空纳米结构中的等离子体共振的纳米工程;完全中空的纳米管和包括实心Ag和中空AuAg段的混合纳米管。空间分辨等离子体映射的电子能量损失谱（EELS）揭示了存在的高阶谐振子样模式和本地化的表面等离子体共振（LSPR）模式在这两个纳米管。实验结果准确地与边界元法（BEM）模拟，其中实验和模拟显示，等离子体共振强烈存在于纳米管内，由于等离子体杂化。基于实验和模拟结果的报告，我们表明，新的混合金银纳米管具有两个显着的共存功能：（i）LSPR已经从混合AuAg纳米管的中空部分和实心部分独特地产生，这开辟了用一个单一纳米结构控制宽范围等离子体共振的途径，以及（ii）高-有序模式由于实心和空心部分的相互作用引起的等离子体杂化而被破坏，导致1D纳米结构中的不对称等离子体分布。不对称性可以被调制/工程化，导致控制编码的等离子体纳米管。
2023-01-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Hyperbolic Metamaterials via Hierarchical Block Copolymer Nanostructures
双曲型超材料（Hyperbolic Metamaterials，简称HAMTS）在光学领域提供了非传统的特性，使光在纳米尺度上的限制和传播成为可能。光轴的面内取向，在与各向异性的阻碍一致的方向上，是纳米光子学和成像中的各种新的应用所期望的。本文介绍了一种基于嵌段共聚物（BCP）共混物不稳定性的面内光轴局域化全息图的制作方法。BCP薄膜在形貌限定的基底上的去湿产生由高度有序的层状纳米结构以分级结构组成的液滴。分层纳米结构代表了一个有价值的平台，用于随后的图案转移到金/空气HMM，在可见光谱中的宽波长范围内表现出双曲线行为。在580 nm处高达32的计算的Purcell因子支持放置在HMM顶部的纳米金刚石中的缺陷的荧光寿命的强烈减少。
2021-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical-Field Driven Charge-Transfer Modulations near Composite Nanostructures
材料特性的光学激活说明了通过调整光-物质相互作用所具有的潜力，其影响范围从基础科学到技术应用。在这里，我们证明了第一次，复合纳米结构提供非本地环境可以被设计成光学触发光致电荷转移动态（CTD）调制在固态。本文探索的纳米结构导致电荷分离和复合动力学之间前所未有的异相行为，以及随光场振幅的线性CTD变化。利用瞬态吸收光谱，在有机半导体薄膜中获得了高达270%的电荷分离率增加。我们提供的证据表明，复合纳米结构允许表面光电压被创建，其动力学随复合结构而变化，并持续超过光脉冲的时间特性。此外，通过推广Marcus理论框架，我们解释了为什么CTD调制只能在光场效应被非局域像偶极相互作用增强时才能被揭示。证明复合纳米结构可以被设计为使用光场作为CTD远程致动器，为它们在从光化学到光电子学的实际和原始应用中的使用开辟了道路。
2020-11-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Native defects in hybrid C/BN nanostructures
采用第一性原理计算对具有半金属性质的边缘混杂C/BN纳米片和纳米管进行了替代性缺陷和空位的计算。形成能表明，缺陷形成优先在石墨烯和BN域之间的界面，而不是在这些域的中间，和取代缺陷占主导地位的空位。化学控制可用于促进缺陷在C-B界面（富氮环境）或C-N界面（贫氮环境）处的定位。虽然这里已经考虑了大的缺陷浓度（106 cm-1），但是当缺陷局限于C-B界面处时以及对于局限于C-N界面处的带负电荷的缺陷，半金属性质可以存在，因此，如果在合成期间方便地设计这些点缺陷，则理论上针对这些带负电荷的纳米界面预测的有希望的磁性可能不会被点缺陷破坏。
2011-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast switching dynamics of the ferroelectric order in stacking-engineered ferroelectrics
最近发现的范德华双层膜的铁电性提供了一个非常规的路线，以提高器件的性能。畴壁的静态和动态特性决定了开关场和开关速度等关键参数。在这里，我们从第一性原理理论上探讨堆叠工程铁电体的纹理属性。采用机器学习势模型，我们提出了大规模的堆叠DW和氮化硼双层膜的莫尔结构的原子模拟的结果。我们预测，稳定的铁电态的开关势垒和面内晶格畸变之间的竞争导致DW宽度为10纳米的顺序。DWs运动降低了两个数量级的单畴的临界铁电切换场，而高畴壁速度允许在皮秒时间尺度上的畴切换。与常规铁电体（或铁磁体）相比的优异性能可以实现超快且省电的非易失性存储器。通过将双层扭曲成堆叠的莫尔结构，铁电体转变成超顺电体，因为DW在超低电场下移动。
2022-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Coulomb-Engineered Heterojunctions and Dynamical Screening in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
通过介电环境操纵二维材料提供了控制电子和光学特性的新机会，并允许以非侵入性方式压印纳米结构。在这里，我们评估的潜力，单层半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）的库仑工程在材料现实和定量的方式。我们比较不同的TMDC材料的电介质周围的修改的响应，分析动态基板屏蔽的影响，即在介电函数的频率依赖性，并讨论固有的长度尺度的库仑工程异质结。我们发现对称的和刚性的位移一样的准粒子带隙调制，瞬时和动态基板筛选。从这个，我们得到一个有效的多尺度建模的库仑工程异质结放置在空间结构的基板上的均匀单层组成的短程自能量。对于这些异质结，我们表明，几个晶格常数的长度尺度上的带隙调制是可能的渲染外部限制的基板结构比内部效应更重要。我们发现，所有的半导体TMDC同样非常适合这些外部和非侵入性的修改。
2020-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-wave Confinement and Coupling in Organic-Based Magnetic Nanostructures
钒四氰基乙烯（V[TCNE] $_\text{x}$）是一种有机基亚铁磁体，具有稳健的磁有序性（T $_\text{C}$超过600 K）、高品质因数（高Q）微波谐振（Q高达3，500）以及与各种衬底和封装技术的兼容性。在这里，我们通过展示生产具有定制的磁各向异性的工程纳米结构的能力，大大扩展了这种新兴材料的潜在范围和影响，这些纳米结构作为探索腔体磁振子的平台，揭示了强耦合的量子限制驻波模式，这些模式可以与施加的磁场共振。具体而言，这些纳米结构的时域微磁模拟忠实地再现了实验测量的光谱，包括准均匀模式和高阶自旋波（磁振子）模式。最后，当光谱中存在的两个主导磁振子模式通过改变面内磁场的取向而共振时，我们观察到反交叉行为，表明这两个磁振子模式之间在室温下存在强相干耦合。这些结果的位置V[TCNE] $_\text{x}$作为一个领先的候选人的发展相干磁振子，具有潜在的应用范围从微波电子学的量子信息。
2019-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling magnetic frustration in 1T-TaS$_2$ via Coulomb engineered long-range interactions
二维材料中的磁阻挫提供了一个丰富的操场，工程师的非常规现象，如非共线磁秩序和量子自旋液体的行为。然而，尽管付出了巨大的努力，在二维材料中实现可调阻挫磁序仍然是一个开放的挑战。在这里，我们提出库仑工程作为一个通用的战略，以定制磁性基态的层状材料。使用近端量子自旋液体候选人1 T-TaS $_2$作为一个例子，我们展示了如何长程库仑相互作用重整化的低能量近平坦的能带结构，导致海森堡模型，决定性地依赖于库仑相互作用。在此基础上，我们表明，超交换耦合的材料可以精确地定制通过环境介电屏蔽，最终允许外部驱动的量子自旋液体制度的材料。我们的研究结果提出了库仑工程作为一个强大的工具来操纵范德华材料的磁性。
2022-10-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structural, Electronic, and Vibrational Properties of 2D Graphdiyne-Like Carbon Nanonetwork Synthesized on Au(111): Implications for the Engineering of sp-sp2 Carbon Nanostructures
石墨二炔是一种基于sp-sp2杂化的原子级薄的二维碳纳米结构，是一种有吸引力的体系，可能显示出优异的机械和光电性能。卤化sp-碳基分子前体的表面催化偶联代表了一种有前途的自下而上的策略，以在金属基底上制造具有工程结构的扩展的2D碳系统。在这里，我们研究了原子尺度的结构和电子和振动性质的扩展graphdiyne-like sp-sp2碳纳米网络生长在Au（111）通过表面合成。通过扫描隧道显微镜（STM）、拉曼光谱并结合密度泛函理论（DFT）计算来监测沉积后作为退火温度的函数的这种2D纳米网络在其不同阶段的形成。高分辨率STM成像和拉曼光谱对键性质的高灵敏度为解开sp-sp2碳纳米结构的原子尺度性质提供了独特的策略。我们发现，2D碳纳米网络和底层衬底状态之间的杂交强烈影响其电子和振动特性，修改大幅度的状态和拉曼光谱的密度相比，独立的系统。这为电子性质的调制开辟了道路，在未来的催化，光转换和碳基纳米电子学的活性纳米材料的应用前景显着。
2020-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
New Directions in Focused Ion Beam Induced Deposition for the Nanoprinting of Functional 3D Heterostructures
本文利用氦、氖聚焦离子束诱导沉积（FIBID）直写含多材料与内部空隙的三维纳米异质结构，并结合电子显微表征揭示界面与材料转变，展示其作为功能纳米材料设计平台的潜力。
2025-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Quantized Spin Hall Effect in Three-Dimensional Nodal-Ring Semimetal: Geometric Scaling and Symmetry-Engineered Spin Response
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；International Center for Quantum Materials, Beijing Institute of Technology（北京理工大学国际量子材料中心）
本研究发现三维节线半金属中量子化自旋霍尔电导率与节线半径线性标度，揭示自旋轨道耦合对称性可独立调控响应幅度与张量对称性，并在氮化钇中验证，为三维量子化几何响应工程提供新范式。
2026-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization Dynamics of Nanoscale Magnetic Materials: A Perspective
纳米磁体构成了一系列小型化节能设备的基石，包括数据存储、存储器、波基计算、传感器和生物医学设备。它们还提供了一系列奇特的现象和严峻的挑战。介绍了单纳米磁体和一维和二维纳米结构阵列的磁化动力学研究进展，这些纳米结构阵列的形式包括点、反点、纳米颗粒、二元和双组分结构以及图案化多层膜。介绍了人工自旋冰、三维纳米磁体等非常规新结构以及畴壁、涡旋和skyrmions等自旋织构的研究进展。此外，在磁性纳米结构的磁化动力学的各种各样的新课题正在迅速出现。综述了纳米结构快速动力学的时空成像、自旋织构动力学、人工自旋冰等不断发展的课题。此外，还介绍了当代和新出现的磁性结构的动力学，如具有复杂基和对称性的纳米磁体阵列、磁子准晶、分形、缺陷结构、新型三维结构等。各种自旋-轨道耦合效应和随之而来的自旋织构以及由磁振子-光子、磁振子-声子和磁振子-磁振子耦合组成的量子混合系统，反铁磁纳米结构正在迅速发展，并有望在未来几年主导这一研究领域。最后，相关的主题，如章动动力学和纳米磁体天线进行了简要讨论。尽管取得了很大的进展，但迄今为止，只有一小部分纳米磁性及其辅助主题得到了探索，并且设想在未来几代人中在这个不断增长的研究领域中做出巨大努力。
2020-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Exceptionally high Verdet constant in gold nanodisc arrays
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Indian Institute of Technology Bombay（孟买印度理工学院）；University of Münster（明斯特大学）；Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学）；CSIR-National Physical Laboratory（印度科学工业研究理事会国家物理实验室）
金纳米盘阵列通过等离子体共振实现极高的Verdet常数，为磁光效应在光电子器件中的应用提供了新途径。
2025-12-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Switching magnetoresistance in vertically interfaced Pr0.5Ca0.5MnO3 grown on ZnO nanowires
报道了在ZnO纳米线上生长的电荷有序Pr0.5Ca0.5MnO3纳米结构的合成、形貌和磁输运性质。电荷有序的稳定性可以调节，但更有趣的是，磁阻的符号在低温下反转。为了理解这些特征，我们考虑了晶粒表面铁磁团簇和核内反铁磁相的共存。这项工作表明，这种在纳米线网络上生长的过程可以很容易地扩展到其他过渡金属氧化物，并为定制它们的功能打开大门。
2011-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Sensitive singular-phase optical detection without phase measurements with Tamm plasmons
光与材料界面的光谱定制相互作用在传感，光电探测和光能转换方面提供了许多令人兴奋的应用。特别是，在选定的频率伴随着反射信号中的急剧相位变化的光反射率的完全抑制形成了超灵敏的单相位光学检测方案，如布鲁斯特和表面等离子体干涉测量的发展的基础。然而，平面界面上的布鲁斯特效应和表面等离子体介导的吸收都限于入射光的一个偏振和倾斜激发角，并且可能具有由材料介电指数和等离子体频率决定的有限带宽。为了减轻这些限制，我们设计了窄带超吸收器等离子体材料嵌入到介电光子纳米结构与拓扑保护的界面Tamm等离子体状态。这些结构具有平面几何形状，并且不需要纳米图案化来实现入射光在宽范围的入射角（包括法向入射）中的两种偏振的完美吸收。它们的吸收线通过介电光子纳米结构的光子带结构的工程设计在非常宽的光谱范围内是可调谐的，以实现跨与等离子体吸收体的界面的几何相位的反转。我们概述了通过共轭阻抗匹配在具有耗散损耗的Tamm结构中实现理想吸收率的设计策略。我们通过建模进一步展示了如何设计这些结构以支持尖锐的非对称振幅共振，这可用于提高仅振幅检测方案中光学传感器的灵敏度，该方案不需要使用庞大且昂贵的椭圆偏振测量设备。
2018-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
