Elusive pure anapole excitation in homogenous spherical nanoparticles with radial anisotropy
对于具有入射平面波的均匀各向同性电介质纳米球，笛卡尔电偶极子和环形偶极子可以被调谐以在远场散射方面彼此抵消，从而导致有效的阳极激发。然而，与此同时，其他多极子，如磁偶极子具有可比的散射功率被激发，与阳极混合，并导致不可忽略的总散射截面。在这里，我们表明，对于均匀的介电纳米球，径向各向异性可以用来显着抑制其他多极激发，这在同一时间不妥协的笛卡尔电偶极子和环形偶极子之间的完整的散射cancallation的属性。这使得在径向各向异性的电介质纳米球中实现了难以捉摸的纯阳极激发，这可能为许多与散射相关的基础研究和应用提供新的思路。
2015-09-01 physics.optics
Efficient excitation and tuning of toroidal dipoles within individual homogenous nanoparticles
我们重新审视的基本主题的光散射由单一的均匀纳米粒子的激励和操纵的环形偶极子的新视角。结果表明，除了在全介电颗粒，环形偶极子也可以有效地激发均匀的金属纳米颗粒。此外，我们表明，这些环形偶极子激发可以通过调整材料的径向各向异性参数进行光谱调谐，这为进一步更灵活地操纵光子系统内的环形响应铺平了道路。对纳米颗粒内的环形多极子激发和调谐的研究加深了我们对光散射这一开创性问题的理解，并可能孕育许多与散射相关的基础研究和应用。
2015-08-11 physics.optics
Magnetic dipole radiation tailored by substrates: numerical investigation
本文通过数值模拟研究玻璃、理想电导体、金和双曲超材料衬底对高折射率介电纳米粒子磁共振及散射的调控作用。
2014-02-17 physics.optics
Toy model of harmonic and sum frequency generation in 2D nanostructures
物质的光学非线性通常与单个原子的响应有关。在这里，使用一个玩具振荡器模型，我们表明，在一个二维介电纳米粒子的有限的几何形状的原子阵列的集体非线性响应可以产生从库仑相互作用的束缚光学电子，即使个别原子表现出没有非线性。我们确定的多极贡献的非线性响应的纳米粒子和证明，奇数阶和偶数阶的非线性电偶极矩的规模与纳米粒子的面积和周长，分别。
2021-09-21 physics.optics
Unidirectional chiral scattering from single enantiomeric plasmonic nanoparticles
本文提出旋转手性偶极子概念，在等离激元螺旋纳米颗粒中实现圆偏振光的非对称手性散射，实验验证了手性敏感的高度定向前向散射，为手性光-物质相互作用提供新途径。
2024-08-26 physics.optics
Design and Analysis of Surface Plasmon Enhanced Electric Field in Al, Ag and Au Nanoparticle Dimers for UV-Visible Plasmonics
现在已经确定，由于等离子体纳米系统中局部表面等离子体共振的激发，来自外部照射源的电场在其附近被极大地放大。在等离子体纳米系统附近的表面等离子体介导的电场放大对于以下应用是至关重要的：太阳能电池的光吸收增强，使用表面增强拉曼光谱的分子检测，使用等离子体增强FRET的生物大分子如蛋白质、脂质和核酸的邻近测量，使用光热效应的癌症治疗，仅举几个应用。目前的工作制定Bergman-Milton多极光谱展开方法调查的表面等离子体介导的电场放大的二聚体排列的Al，Ag和Au纳米粒子。与孤立的球形纳米颗粒相比，它们的聚集体提供更大的场增强、更宽的光谱调谐和多个共振特征。鉴于二聚体结构优越的等离子体特性，对电场增强进行了系统的研究，并评估了它们在紫外-可见应用中的适用性。的作用，颗粒大小，嵌入介质和粒子间的分离场放大和波长调谐量化。此外，等离子体纳米粒子二聚体的紫外可见光谱窗口的设计。
2017-10-01 physics.optics
Controllable Optical Resonances and Unidirectional Scattering by Core-shell Nanoparticles
支持不同系列的米氏共振的纳米粒子已经使一类新的纳米天线成为可能，并提供了在纳米尺度上操纵光的有效方法。灵活调整光学共振和散射方向性的能力对于从生物传感到纳米激光的各种应用特别重要。在本文中，我们研究的核-壳纳米粒子，支持电和磁米氏共振，并首次系统地揭示了从一个纯粹的高指数介电纳米球的模式演变到一个纯粹的等离子体，在那里它有一个突然的过渡时，核壳比从0.4增加到0.5。此外，通过工程的电和磁共振，我们证明了单向的前向和后向散射在这样的系统，并通过几何调谐揭示其可调谐性。
2021-01-03 physics.optics
Multipole analysis of substrate-supported dielectric nanoresonator arrays with T-matrix method
Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院）
开发了基于T矩阵的通用框架，将耦合多极模型推广到任意高阶多极和基底支撑阵列，分析了基底对无序阵列光学响应的影响，并应用于折射率传感。
2026-06-03 physics.optics
Multipole resonances and directional scattering by hyperbolic-media antennas
我们建议使用由天然双曲材料六方氮化硼（hBN）制成的光学天线，并且我们证明这种介质是等离子体和全介电材料的一种有前途的替代品，用于实现基于它们的高效亚波长散射体和超颖表面。我们从理论上表明，双曲介质中的粒子具有不同的共振，使高k波的支持和他们的反射从粒子边界。在这些共振中，存在电四极激发，其引起粒子的磁共振，类似于高折射率粒子中发生的情况。粒子共振的激发伴随着纳米粒子阵列的反射下降到接近零的值，这可以归因于共振Kerker效应。如果粒子以周期d排列在间隔物阵列中，则在波长d、d/2、d/3等处可能有窄晶格共振。这提供了额外程度的控制和可能性，以在由阵列间隔限定的波长处激发共振。对于hBN粒子与双曲色散，我们表明，全范围的共振，包括磁共振和反射的减少，是可能的。
2017-06-22 physics.optics
Special scattering regimes for conical all-dielectric nanoparticles
全介电纳米光子学为半导体和介电纳米谐振器中独特的光学效应驱动的各种新现象和散射机制开辟了一个场所。他们独特的光学签名，使在可见光范围内的同时电和磁响应铺平了道路，为大量的新的应用在纳米光学，生物学，传感等在这项工作中，我们研究制造友好的截断锥谐振器，并实现几个重要的散射制度，由于锥的固有属性-沿主轴对称破缺，而不涉及复杂的几何形状或结构化的光束。我们展示了这种对称性破缺来提供各种Kerker效应（广义和横向Kerker效应），非散射混合阿那普尔制度（同时阿那普尔条件的所有多极子在一个粒子导致几乎完全的散射抑制），反之亦然，超散射制度。在相同的简单几何范式下，所讨论的效应可以大大简化具有不同功能的光子器件的制造过程。此外，由锥度驱动的额外自由度为在纳米尺度上定制光-物质相互作用开辟了新的视野。
2022-09-14 physics.optics
The high-order toroidal moments and anapole states in all-dielectric photonics
全介电纳米光子学由于可以控制和配置高折射率半导体纳米粒子的光散射而受到越来越多的关注。它为设计新型的纳米级元件和器件开辟了一个机会的空间，并为先进的光能操纵技术铺平了道路。其中一个令人兴奋和有前途的前景是利用所谓的环矩是极向电流激发的结果，和对应于偶极子和环电矩干涉的Anapole状态。在这里，我们提出和调查的细节，通过直接笛卡尔多极分解高阶的两种类型的环矩（电八极环矩），允许获得新的近场和远场配置。极向电流可以与纳米颗粒内部的位移电流的涡旋状分布相关联，揭示了高阶环向矩的物理意义以及笛卡尔多极子作为辅助分析工具的便利性。我们证明了高阶非辐射anapole状态（消失的远场区的贡献）伴随着强烈的近场激发。我们相信我们的研究结果是非常重要的高折射率粒子的光散射的基本理解，以及各种纳米光子学应用和纳米尺度上的光治理。
2018-10-11 physics.optics
Nonlinear generation of quantum-entangled photons from high-Q states in dielectric nanoparticles
我们发展了亚波长介质粒子自发参量下转换非线性产生纠缠光子的多极理论。我们表明，光激发与高品质的超腔模式的砷化铝镓（AlGaAs）纳米盘共振导致强烈增强的纠缠光子对产生与电和磁偶极子模式。我们严格的数值计算结果证实了一个分析模型，普遍描述形成的高$Q$共振态和暗态由于父多极子，即磁偶极子和磁八极子的干扰和相互作用。我们的发现和描述可以指导量子和非线性纳米光子学的应用。
2018-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Simultaneous inverse design of materials and parameters of core-shell nanoparticle via deep-learning: Demonstration of dipole resonance engineering
最近引入的基于深度学习技术的数据驱动方法通过允许有效的逆向设计方法彻底改变了纳米光子学领域。本文首次利用神经网络的深度学习实现了核壳纳米粒子材料和结构参数的同时逆设计。开发和训练了一个神经网络来学习电偶极子和磁偶极子的消光光谱与核-壳纳米颗粒设计（包括材料信息和壳厚度）之间的相关性。我们展示了核-壳纳米粒子的深度学习辅助逆向设计，用于1）光谱调谐电偶极子共振，2）寻找光谱隔离的纯磁偶极子共振，以及3）寻找光谱重叠的电偶极子和磁偶极子共振。我们的发现通过允许实际利用深度学习技术进行纳米光子逆向设计，为纳米光子学的快速发展铺平了道路。
2019-04-05 physics.optics
Luminescence properties of the hybrid Si-Ni nanoparticles system
研究了在纯水中用脉冲激光烧蚀法制备的胶体杂化硅镍纳米颗粒体系的发光特性。由于荷电Ni纳米颗粒的库仑场中的斯塔克效应，该系统的光致发光谱在蓝色范围内发生了红移。
2015-08-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
On the existence of pure, broadband toroidal sources in electrodynamics
多极子在纳米光学的许多领域中对于描述电磁场是至关重要的，在等离子体激元和全介电纳米光子学的器件设计中起着至关重要的作用。与传统的电矩和磁矩的划分不同，环矩被认为是一个物理上不同的多极子家族，对物质的性质有着重要的贡献。然而，显然不可能单独测量它们的反应，这使人们对它们真正的物理意义产生了怀疑。在这里，我们确认的可能性，选择性地激励环形的时刻，没有任何其他多极。我们开发了一套一般条件，任何电流分布必须满足完全描述的环形时刻，并证明我们的结果在一个解析可解的情况下。我们的新理论使我们能够设计和实验验证第一次人工结构支持一个纯粹的，宽带的环形偶极子响应在完全没有电偶极子和其他“普通”多极贡献。此外，我们提出了一种结构，能够支持一种新型的nonradiating源，一个“环形anapole”，起源于相消干涉的环形偶极子与非常规的电磁源称为均方半径。在这项工作中的结果提供了决定性的证据独立激励的电动力学的环矩。
2022-08-02 physics.class-ph physics.optics
An Exact Energy Conservation Law for Magneto-Optical Nanoparticles
本文推导了磁光纳米颗粒在一般照明条件和任意外部磁场下的精确能量守恒定律，并揭示了纯磁光散射被禁止而强磁光散射被允许的核心结论。
2026-01-15 physics.app-ph physics.optics
Biological Kerker effect boosts light collection efficiency in plants
球文石和方解石作为碳酸钙的多晶型物，作为药物释放和组织工程应用的有前途的生物材料引起了人们的极大关注。此外，它们是重要的生物矿物质，使生物体能够发挥特定的功能。在自然界中，球霰石和方解石单晶通常形成自组装的多晶微米和纳米颗粒，也称为球晶。在这里，我们证明了属于虎耳草属的高山植物可以定制光散射通道，并利用多极干涉效应，以提高光收集效率，通过生产碳酸钙多晶纳米颗粒的边缘，他们的叶子。为了提供这一概念背后的清晰物理背景，我们研究了人工合成的球文石纳米球晶的光学性质，并揭示了定向光散射现象。暗场光谱测量得到了全面的数值分析的支持，解释了粒子的复杂微观结构。我们证明了广义Kerker条件的出现，其中几个高阶多极子在向前方向上相长干涉，控制相互作用现象。因此，在整个可见光范围内观察到球霰石纳米球晶的高度定向前向光散射。此外，离体研究的显微结构和光学性质的高山植物虎耳草'Southside苗'和虎耳草Paniculata Ria进行，并强调Kerker效应的重要性，这些活的生物体。我们的研究结果铺平了道路，通过自组装的多晶碳酸钙纳米粒子通过定制光传播直接到光合组织与不需要的散射通道的损失最小的有效的光收集的生物启发的策略。
2021-07-02 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph physics.optics
Optical quality characterization of KDP crystals with incorporated TiO2 nanoparticles and laser scattering experiment simulation
我们研究了光在纯KDP晶体和掺入钛白纳米颗粒的KDP晶体中的弹性光的散射。它示出的晶体的光学质量降低不足的纳米粒子的使用浓度。建立了低色散介质光散射测量实验装置的数学模型，并进行了讨论。给出了实验装置的传播函数的解析形式。该模型的相关性进行了验证与使用实验散射数据。
2010-12-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Nontrivial Pure Zero-Scattering Regime Delivered by a Hybrid Anapole State
在介电和半导体组件递送的纳米级下操纵光的电和磁组件的能力正在为具有特殊电磁特征、灵活和可调谐的超表面架构、增强的光捕获结构等的新型源和纳米天线铺平道路。由基本多极子和它们的环形对应物的相消干涉产生的Anapoles态已经被广泛地利用来抵消来自单个散射的辐射通道的隔离纳米谐振器，同时显示非平凡的近场。正因为如此，anapole状态已被要求对应于非辐射源。然而，这些状态通常与具有非零整体远场的高阶多极矩一起被发现。在本文中，我们从理论上和实验上证明了一个完全非散射状态下，由一个新的4倍混合anapole与所有占主导地位的多极子抑制其相应的环形（延迟）条款，即暗模拟的超散射效应。然而，这种不可见的状态，允许非平凡的近场地图，使独特的相互作用的谐振米氏和法布里-珀罗模式，如所示的准正常模式的扩展。此外，示出的混合anapole状态被保护;的非散射点的光谱位置保持不受干扰的基板具有显着高的折射率的存在下。我们通过暗场测量单个纳米柱的散射响应，实验验证了我们的新效果。结果是高要求的有效的传感和拉曼散射设置与增强的信噪比，高透射率的超颖表面的相位操纵，全息图，和一个大跨度的线性和非线性应用在介电纳米光子学。
2020-05-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
