Undamped energy transport by collective surface plasmon oscillations along metallic nanosphere chain
在动态电场存在的情况下，建立了描述大尺寸金属纳米球（半径10- 100 nm）中等离子体激元激发的随机相位近似半经典方法.测定了金属纳米球中等离子体激元的光谱，包括表面型和体积型激发及其相互联系。结果表明，均匀动态电场只能激发偶极型表面等离子体。分析了等离子体激元振荡辐射电子-微电子能量引起的洛伦兹摩擦随球尺度的变化。由于等离子体激元阻尼的共振频率的偏移与实验数据进行比较，为各种球半径。描述了金属球长链中表面等离子体激元的波型振荡的集合。沿链的等离子体波的传播的无阻尼区域被发现与以前的一些数值模拟。
2010-03-28 cond-mat.mes-hall
Single plasmon hot carrier generation in metallic nanoparticles
金属纳米粒子中局域表面等离子体激元衰变产生的热载流子由于其在光电、光伏和光催化等方面的应用而受到广泛的研究。从经典的角度来看，等离子体激元是纳米粒子中电子的相干振荡，但它们的量子化性质在量子等离子体学的新领域中脱颖而出。在这项工作中，我们介绍了一个量子力学材料的具体方法来描述单量子化等离子体的衰变成热电子和空穴。我们发现，热载流子产生率显着不同的半经典预测。我们还研究了没有等离子体特征的激发的衰减，并表明它们的热载流子速率与小纳米颗粒的等离子体激发的衰减相当。我们的研究提供了一个严格的和一般的基础，为进一步发展等离子体激元热载流子的研究，在等离子体激元制度所需的超小型设备的设计。
2019-04-07 cond-mat.mes-hall
Plasmonic mediated nucleation of resonant nano-cavities in metallic layers
我们预测等离子体介导的成核的煎饼形状的谐振纳米腔的金属层是穿透激光场。基本的物理原理是，空腔提供了一个狭窄的等离子体共振，使其在外场中的极化率最大化。共振产生显著的能量增益，使得这种腔的形成非常有利。可能的影响包括纳米光学和产生的介电位在导电薄膜的基础上现有的光学记录相变技术。
2012-05-13 cond-mat.mes-hall
Visible quantum plasmonics from metallic nanodimers
我们报告的理论证据表明，散装非线性材料弱相互作用的高度本地化的等离子体模式在超亚波长金属纳米结构可以导致在可见光范围内的单等离子体水平的非线性效应。特别是，在这样的系统中的两个等离子体相互作用能量的数值估计是可比的典型的等离子体线宽。因此，局部表面等离子体预测表现出纯粹的非经典行为，这可以清楚地确定从相干电磁激励下的量子化等离子体场散射的信号中的亚泊松二阶相关。我们明确表明，系统敏感的单等离激元散射可以实验实现相结合的电磁约束在间隙区域的金纳米二聚体与当地的渗透或沉积的普通非线性材料。我们还提出了配置，可以允许现实地检测到这样的效果与国家的最先进的技术，克服了由短等离子体激元寿命的限制。
2016-10-03 cond-mat.mes-hall
Radius dependent shift of surface plasmon frequency in large metallic nanospheres: theory and experiment
采用无规相位近似半经典方法，对大尺寸金属纳米球（半径为几十nm）中电子液体的振荡进行了理论描述。光谱的等离子体激元确定包括表面和体积型激发。结果表明，均匀动态电场只能激发偶极型表面等离子体。分析了等离子体激元振荡电磁波辐照下的洛伦兹摩擦随球尺度的变化规律。由此产生的共振频率的偏移原来是强烈敏感的球半径。发现了嵌入在电介质中的金属纳米球系统的e-m响应形式，并通过测量半径为10 ~ 75 nm的Au和Ag金属组分在纳米球胶体水溶液中等离子体激元激发的消光效应验证了理论预测。理论预测和实验清楚地同意在表面等离子体共振的位置，并在出现的第一个体积等离子体共振的电子显微镜响应的系统限制大纳米球半径时，偶极子近似是不准确的。
2009-12-26 cond-mat.mes-hall
Excitation of localized graphene plasmons by a metallic slit
在本文中，我们表明，石墨烯表面等离子体激元可以激发时，电磁波包撞击在一个单一的金属狭缝覆盖的石墨烯。在吸收光谱中的特征峰揭示了在狭缝上局部化的等离子体激元的激发。它示出的峰的位置可以调谐由石墨烯掺杂水平或由填充狭缝的材料的介电函数。当狭缝填充有分析物时，整个系统形成等离子体传感器的基础。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall
Surface Plasmon Resonance in a metallic nanoparticle embedded in a semiconductor matrix: exciton-plasmon coupling
我们考虑了金属纳米颗粒（NP）中的局域表面等离子体激元与NP嵌入的半导体基质中的激子或弱相互作用的电子-空穴对之间的电磁耦合效应。推导出一个表达式的NP极化率重整化通过这种耦合和两种可能的情况进行了分析，都与Fano型共振的条件：（i）窄束缚激子过渡重叠的NP表面等离子体共振（SPR），和（ii）SPR重叠的抛物线吸收带由于在半导体中的电子-空穴跃迁。在这两种情况下，吸收带线形都是强非洛伦兹的，并且类似于情况（i）中的典型Fano光谱。然而，它看起来不同的情况下（ii）发生的金纳米粒子嵌入在CuO膜和使用的重正化极化率在这项工作中得到的许可证，以获得一个非常好的拟合实验测得的LSPR线形。
2018-10-04 cond-mat.mes-hall
Oscillatory Size-Dependence of the Surface Plasmon Linewidth in Metallic Nanoparticles
研究了金属纳米粒子光吸收光谱中，以电子-空穴对衰减为主要通道时，表面等离子体共振的线宽。在一个半经典的方法，我们发现，电子空穴密度密度相关振荡作为粒子的大小的函数，导致线宽的振荡。这一结果在碱金属和贵金属颗粒的数值上得到了证实。虽然线宽可以强烈增加，但当颗粒嵌入基质中时，振荡持续存在。
2002-04-09 cond-mat.mes-hall
Electron polarization function and plasmons in metallic armchair graphene nanoribbons
我们计算了任意温度和掺杂下金属扶手椅型石墨烯纳米带中狄拉克费米子的极化函数。我们发现，在有限的温度下，由于导带和价带中的带间和带内电子跃迁之间的相空间重新分配，全极化函数变得与温度和化学势的位置无关。因此，对于给定宽度的纳米带，存在单个等离子体激元模式，其中能量色散由石墨烯的精细结构常数确定。在库仑耦合纳米带中，该等离子体分裂成基本的同相和异相等离子体模式，分裂能量另外由带间间距确定。
2015-05-11 cond-mat.mes-hall
Plasmons in a Superlattice of Fullerenes or Metallic Shells
本文提出了球形二维电子气线性周期阵列（S2DEG）中集体等离子体激发的理论。这是一个简单的模型，超薄和狭窄的微纳米富勒烯或金属壳。随机相位近似（RPA）中包含了位于同一球体和不同球体上的电子之间的库仑耦合。在这些计算中忽略了球之间的电子跳跃。由此产生的等离子体色散方程数值求解。结果作为波矢量的函数的单壁S2DEG的超晶格。等离子体激元分散体得到不同的球形分离。我们表明，一维平移对称的晶格保持在等离子体激元光谱。此外，我们还比较了超晶格方向平行于量子化轴和垂直于量子化轴时的等离激元色散。然而，由于库仑矩阵元的各向异性，只有在垂直于量子化轴的方向上，等离子体激元色散才有反交叉。S2DEG可以作为富勒烯的一个简单模型，当它们的能带相距很远时。
2014-05-01 cond-mat.mes-hall
Plasmons in metallic monolayer and bilayer transition metal dichalcogenides
在无规相位近似下，利用含时密度泛函理论研究了过渡金属双硫族化合物（TMDC）单层和双层中的集体电子激发。对于非常小的动量转移（低于$q\approx0.02$ ~ $^{-1}$），等离子体激元色散遵循二维中自由电子预期的$\sqrt{q}$行为。对于较大的动量转移，等离子体激元能量由于带间跃迁的屏蔽而显著红移。在约$q\approx 0.1$-$^{-1}$处，等离子体激元进入耗散电子-空穴连续体，并且等离子体激元分散在约0.6-1.1 eV的能量处变平，这取决于材料。以双层NbSe $_2$为例，我们证明了双层结构的等离子体振子模式是单层模式的对称和反对称混合模式。空间反对称模式是相当弱的线性色散趋于零的$q=0$，而对称模式的能量遵循单层模式色散与轻微的蓝移。
2013-11-01 cond-mat.mes-hall
Scattering of plasmons at the intersection of two metallic nanotubes: Implications for tunnelling
我们从理论上研究了两个金属碳纳米管相交处的等离子体激元散射。我们证明，对于一个小的交叉角，$θ\ll 1$，透射系数是$λ/θ$的振荡函数，其中$λ$是在一个单独的纳米管的Luttinger液体的相互作用参数。我们计算隧道态密度$ν(ω,x)$，作为能量$ω$和距离$x$的函数。与单个纳米管相比，我们发现，在交叉纳米管的几何形状中，由于等离子体散射，$ν(ω,x)$中的常规“快速”振荡获得具有$λ/θ$节点的非周期性“缓慢呼吸”包络。
2009-01-08 cond-mat.mes-hall
Resonance Plasmon Linewidth Oscillations in Spheroidal Metallic Nanoparticle Embedded in a Dielectric Matrix
动力学的方法被应用到计算的振荡的表面等离子体激元线宽在球形金属纳米粒子嵌入在任何电介质中。主要的注意力集中在情况下，当自由电子路径是远远大于颗粒尺寸。等离子体共振的线宽作为粒子半径的函数，形状，周围介质的介电常数，和光的频率进行了详细的研究。研究发现，共振等离子体激元线宽随颗粒尺寸和周围介质介电常数的增大而振荡。主要的注意力是支付给电子表面散射等离子体衰变的贡献。以不同半径的钠纳米粒子为例，计算了等离子体共振线宽。动力学方法中得到的结果与已知的从其他模型进行了比较。辐射阻尼的作用进行了讨论。
2012-12-13 cond-mat.mes-hall
Radiative damping of surface plasmon resonance in spheroidal metallic nanoparticle embedded in a dielectric medium
采用局域场方法和动力学方程方法计算了任意介质中球形金属纳米粒子的表面等离子体辐射阻尼。详细研究了表面等离子体共振的辐射阻尼随粒子半径、形状、周围介质的介电常数和光频率的变化关系。结果表明，辐射阻尼随粒子半径的平方增长，并随粒子尺寸和周围介质介电常数的变化而振荡。非常注意的是，电子表面散射的等离子体衰变的贡献。所有的辐射阻尼的计算都通过Au和Na纳米颗粒的例子来说明。
2012-10-20 cond-mat.mes-hall
Spatially resolved quantum plasmon modes in metallic nano-films from first principles
电子能量损失谱（EELS）可用于探测纳米结构材料中的等离子体激元激发，具有原子尺度的空间分辨率。对于小于几个纳米的结构，量子效应预计是重要的，限制了广泛使用的半经典响应模型的有效性。在这里，我们提出了一种方法来识别和计算空间分辨等离子体模式的第一原则的基础上的动态介电函数的频谱分析。作为一个例子，我们计算的等离子体振子模式的0.5-4 nm厚的钠膜，并发现它们可以被分类为（传统的）表面模式，次表面模式，和一组离散的体模式类似于整个薄膜的驻波。我们发现了量子限制和非局域响应的明显效果。量子等离子体激元模式提供了一个直观的图片集体激发的限制电子系统，并提供了一个清晰的解释空间分辨EELS光谱。
2013-01-02 cond-mat.mes-hall
Plasmon wakefields and dispersive properties of metallic nanostructures
我们研究了短脉冲电子在金属纳米结构（纳米线）中的传播引起的静电尾场的激发。为此目的，色散（非局部）介电响应的系统被认为是，占有限的系统和量子（玻姆）difraction的传导电子带，概括了以前在文献中得到的结果[物理。\textbf{103}，097403（2009）]。我们讨论了尾流场的稳定性条件，并表明潜在的机制可以是有用的，以调查新的辐射源在极紫外（XUV）范围。
2010-12-04 cond-mat.mes-hall
Extremely Low Frequency Plasmons in Metallic Microstructures
本文提出利用极细导线周期结构稀释电子浓度并增强自感，从而将金属等离子体频率压低到远红外甚至 GHz 波段，并通过计算验证了解析理论，揭示了该结构在 GHz 波段的新颖性质及其对超导的可能影响。
2025-07-02 cond-mat.mes-hall
Surface plasmon in metallic nanoparticles: renormalization effects due to electron-hole excitations
电子环境导致金属纳米颗粒中集体表面等离子体激元激发的退相干和耗散。我们表明，耦合到电子环境的影响的宽度和位置的表面等离子体共振。相对于经典的米氏频率的红移出现除了由纳米颗粒外部的电子密度溢出引起的。我们通过半经典膨胀表征溢出效应，并获得其对温度和纳米颗粒尺寸的依赖性。我们证明，溢出和环境引起的移位是必要的，以解释实验观察到的频率，并确认我们的研究结果的共振频率的随时间变化的局部密度近似计算。的大小和温度依赖性的环境影响的结果在定性协议与泵浦-探测光谱测量的差分光传输。
2006-10-27 cond-mat.mes-hall
Broadband Focusing of Acoustic Plasmons in Graphene with an Applied Current
从理论上探讨了电流驱动的、各向同性的、具有近端金属栅的均质石墨烯中的非互易等离子体激元。附近的金属门屏幕库仑相互作用，导致线性色散声等离子体靠近其粒子-空穴连续对应物。我们表明，所施加的偏压导致光谱宽带聚焦等离子体激元的共振线宽是依赖于相对于由于朗道阻尼电流的角度方向。我们预测，前向聚焦非互易等离子体是可能的，与访问的实验参数和设置。
2021-05-06 cond-mat.mes-hall
On Surface Plasmon Damping in Metallic Nanoparticles
从理论上研究了金属纳米粒子（MNP）中表面等离子体（SP）振荡衰减的两种可能机制：a）SP的辐射衰减，b）SP振荡与基体中电子跃迁的共振耦合。结果表明，辐射阻尼率是成正比的电子在MNP的数量，因此，这个通道的能量流出MNP成为必不可少的相对较大的粒子。第二种机制的研究表明，MNP的SP振荡能量泄漏率不依赖于颗粒尺寸，而完全取决于基质的光学特性。结果表明，对于3-5 nm尺寸的非常小的MNP，其中强的3D尺寸量子化效应抑制了电子-声子相互作用，在某些情况下，共振耦合提供了有效的能量流出。
2003-06-05 cond-mat.mes-hall
Plasmons on the edge of MoS2 nanostructures
使用从头计算，我们预测的存在一维（1D），原子限制的等离子体激元在锯齿状的二硫化钼纳米颗粒的边缘。最强的等离子体激元起源于金属的边缘状态本地化的硫二聚体装饰的Mo边缘的带。介电函数的详细分析表明，所观察到的偏离理想的1D等离子体激元行为的结果从金属边缘状态和价带和导带的二硫化钼片之间的单粒子跃迁。在计算的空间分辨电子能量损失谱中，带状物的Mo和S边缘是清楚可区分的，这是由于两个边缘的不同等离子体性质。边缘等离子体激元可用于调节二硫化钼纳米颗粒的光催化活性。
2015-03-02 cond-mat.mes-hall
Dissipation-driven generation of two-qubit entanglement mediated by plasmonic waveguides
我们研究了金属波导表面等离子体介导的两个远距离量子比特之间纠缠的产生。我们表明，V形通道铣削在一个平坦的金属表面是更有效地为此目的比金属圆柱体。量子位的偶极矩的错位的作用，实验实现的一个非常重要的方面，也进行了研究。通过主方程对系统的量子动力学进行了仔细的分析，表明两量子比特纠缠的产生本质上是由于表面等离子体提供的有效量子比特-量子比特耦合的耗散部分。相干的外部泵浦，需要实现一个稳定的状态纠缠的影响，进行了讨论。最后，我们关注的问题是如何从实验上获得信息的纠缠度在系统中实现。
2011-12-01 cond-mat.mes-hall
Plasmonic Nature of the Terahertz Conductivity Peak in Single-Wall Carbon Nanotubes
等离子体激元共振有望在太赫兹频率范围内发生在金属和掺杂的半导体碳纳米管中，但迄今为止，它的令人信服的鉴定还很难实现。通常观察到的碳纳米管集合体的太赫兹电导率峰的起源仍然存在争议。在这里，我们提出了高度富集的金属和半导体纳米管薄膜的光学，太赫兹和直流传输测量的结果。一个广泛而强大的太赫兹电导率峰出现在这两种类型的薄膜，其行为是一致的等离子体共振的解释，坚定地排除了其他替代解释，如吸收由于曲率引起的差距。
2013-12-14 cond-mat.mes-hall
Confronting theoretical results of localized and additional surface plasmon resonances in silver nanoparticles with EELS measurements
Raza等人最近观察到，在封装在氮化硅中的银纳米颗粒中，局部表面等离子体共振和额外的表面等离子体共振的能量蓝移非常大，这还没有完全理解。利用由两个子系统组成的量子模型分别描述金属纳米球的传导电子的质心和内禀运动，以及质心与金属纳米球外的传导电子之间的耦合，首次推导出局域表面等离子体共振的广义能量和谱线展宽尺寸依赖性，克服了通常的1/R尺寸依赖性的发散缺陷.其次，我们提出金属纳米球中的附加表面等离子体共振起源于质心子系统的第一激发态到基态的跃迁，其能级由系统的简并态对校正，系统的简并态对由质心和传导电子的本征运动组成。然后，我们实现了这种额外的表面等离子体共振的银纳米粒子封装在氮化硅和计算结果与实验结果一致。此外，我们得到了一个新的局域表面等离子体共振的能量表达式，我们成功地解释了非常大的能量蓝移的局域表面等离子体共振在几纳米银纳米粒子封装在氮化硅。最后，我们计算了银纳米粒子在碳膜上的局域和附加表面等离子体共振能，计算结果完美地解释了Scholl等人的实验测量。
2020-09-30 cond-mat.mes-hall
Vacuum diamagnetism of mesoscopic metallic samples
研究了介观金属样品在外加磁场中表面等离子体激元模的零点能。等离子体激元真空的磁响应已被证明是抗磁性的。在薄膜中，这种表面真空抗磁性至少与体电子的磁性具有相同的数量级。因此，一种新型的磁性薄金属样品，这是互补的众所周知的泡利顺磁性和朗道反磁性的贡献的电子气的磁性显示已被证明。
2003-08-25 cond-mat.mes-hall
Acoustic plasmons in graphene sandwiched between two metallic slabs
我们研究了两个金属板对位于两个金属板之间的石墨烯中电子集体动力学的影响。我们表明，如果平板是完美的导体，石墨烯的等离子体激元显示线性色散关系。这些声等离子体激元的速度关键取决于两个金属栅极和石墨烯片之间的距离。在一般平板的情况下，石墨烯等离激元的色散关系要复杂得多，但我们发现在特定条件下仍然可以获得声学等离激元。
2021-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tunable plasmon polaritons in arrays of interacting metallic nanoparticles
我们考虑一个简单的立方体阵列的金属纳米粒子支持扩展的集体等离子体激元，产生于近场偶极相互作用之间的局部表面等离子体激元在每个纳米粒子。我们开发了一个充分的分析量子理论的强耦合制度之间的这些集体等离子体激元和光子导致等离子体激元的纳米粒子阵列。值得注意的是，我们表明，极化激元带隙和超材料的介电函数可以显着调制光的偏振。我们揭示了等离子体超材料中的这种各向异性行为是如何通过纳米颗粒之间的偶极相互作用来介导的，尽管底层晶格是对称的。因此，我们的研究结果铺平了道路，实现可调谐量子等离子体超材料呈现相互作用驱动的双折射。
2015-01-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon-polaron of the topological metallic surface states
本文报道了二维电子气占据三维拓扑晶体表面态的等离子体激元-极化子模。由于表面电子与体声子的强相互作用，这种新的低频声学等离子体激元模式从传统的自旋等离子体激元模式中分裂出来。我们表明，在传统的自旋等离子体激元的情况下，这种模式的散射强烈抑制在相空间的某些区域。拓扑保护的这种签名导致在布里渊区边界处的无Umklapp模式色散。这种等离子体激元极化子模式最近确实在拓扑金属Be 2 Se 3中观察到。
2018-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface Plasmon Assisted Kondo Resonances on a Metallic Nanowire
在这封信中，我们提出了一个实验来测量吸附在金属纳米线表面的磁性原子的近藤效应。除了传统的sp-d杂化，通过在纳米线上引入局域表面等离子体激元的强电磁场，我们发现有可能观察到由表面等离子体激元辅助的sp-d电子转移过程。由于纳米线的良好的表面积与体积比，这里的近藤共振将在微分电导与偏置电压曲线中显示为多个反共振。
2006-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Tuning the plasmon resonance of metallic tin nanocrystals in Si-based materials
研究了金属锡纳米粒子嵌入硅基基质材料的光学性质。采用射频磁控溅射法制备含有纳米颗粒的薄膜，然后进行非原位热处理。用透射电子显微镜测定了纳米粒子的形状和尺寸分布，发现纳米粒子都是球形的金属锡粒子，当以SiO2和非晶硅为主体材料时，观察到纳米粒子中存在局域表面等离子体共振。光学光谱显示，局部表面等离子体共振是在约5.5 eV的锡纳米粒子在SiO2，在约2.5 eV的非晶硅。SiO2中的锡纳米颗粒的尺寸可以通过改变薄膜的锡含量来改变;这被用来调节局部表面等离子体共振。
2010-05-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon-assisted electron-electron collisions at metallic surfaces
本文从理论上讨论了一个快的初级电子撞击金属表面引起的次级电子的射出，并假设入射电子与金属中的电子直接散射，计算了Al和Be表面的电子对能量分布。不同的模型筛选的电子-电子相互作用的检查和足迹的表面和体等离子体激元模式进行了确定和分析。制定的理论方法进行了比较与现有的实验数据的电子对发射从铝。
2012-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Dirac-like plasmons in honeycomb lattices of metallic nanoparticles
我们考虑一个二维的蜂窝状晶格的金属纳米粒子，每个支持本地化的表面等离子体，并研究的量子特性的集体等离子体产生的近场偶极相互作用的纳米粒子之间。我们分析调查的色散，有效的哈密顿量和本征态的集体等离子体的任意取向的个人的偶极矩。当偏振点接近平面的法线时，光谱呈现狄拉克锥，类似于石墨烯的电子能带结构中存在的那些。我们推导出集体等离子体激元的有效狄拉克哈密顿量，并表明相应的旋量本征态代表狄拉克样的无质量玻色子激发，在石墨烯中的电子，如一个非平凡的贝里相位和不存在背散射光滑的不均匀性，目前类似的效果。我们进一步讨论了如何可以操纵狄拉克点的布里渊区，并打开一个缺口，集体等离子体分散通过修改局部表面等离子体的偏振，铺平了道路，一个完全可调的等离子体类似物的石墨烯。
2013-03-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon polaritons in cubic lattices of spherical metallic nanoparticles
我们从理论上研究了球形金属纳米颗粒立方晶格中的等离子体激元。纳米颗粒，每个支持三重简并局部表面等离子体，通过库仑偶极-偶极相互作用耦合，产生在整个超材料上延伸的集体等离子体。后者与光子杂交形成等离子体激元，这是系统的混合光-物质本征模。我们推导出一般的解析表达式来评估等离子体激元和等离子体激元极化激元色散，以及相应的本征态。这些都是在一个哈密顿形式主义，它考虑到在纳米粒子之间的偶极相互作用的延迟效应，并考虑纳米粒子的介电性能以及它们的周围。在这个模型中，我们预测极化分裂在近红外可见光范围内的电磁波谱，依赖于极化，晶格对称性和波矢方向。最后，我们表明，我们的模型的预测是在良好的定量协议与传统的有限差分频域模拟，但与分析的洞察力和显着降低计算成本的优势。
2018-03-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nonradiative limitations to plasmon propagation in chains of metallic nanoparticles
我们研究了由近场相互作用耦合的金属纳米颗粒链中的集体等离子体激元模式。用开放量子系统方法解析计算了与尺寸和动量有关的非辐射朗道阻尼和辐射衰减率。这些衰减率决定了激发沿链的传播。特别地，作为等离子体激元波长的函数的辐射衰减速率的行为导致从短距离的集体激发的指数衰减到大距离的代数衰减的转变。重要的是，我们表明，指数衰减是一个纯粹的非辐射起源。我们的透明模型使我们能够提供沿链的偏振相关的等离子体激元激发分布和相关的传播长度的解析表达式。我们的理论分析构成了一个重要的一步，在寻求最佳条件的纳米粒子链中的等离子体传播。
2016-11-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dirac plasmons in bipartite lattices of metallic nanoparticles
我们从理论上研究了由金属纳米颗粒的二维阵列构成的“石墨烯类”等离子体超材料，包括具有和不具有反转对称性的完美蜂窝结构，以及通用的二分晶格。不同纳米颗粒中局部表面等离子体之间的偶极相互作用产生了在整个晶格上延伸的集体等离子体。我们研究了集体等离子体激元的能带结构，并揭示了它的可调谐性与局部表面等离子体激元的偶极矩的方向。根据偶极子的取向，我们确定了一个相图的集体等离子体激元色散的无间隙或有间隙的阶段。我们表明，在相图中的无间隙阶段的特点是集体等离子体表现为无质量的手性狄拉克粒子，在类比与电子在石墨烯。当蜂窝结构的反转对称性被破坏时，集体等离子体被描述为具有能量依赖的Berry相位的带隙手性狄拉克模式。我们进一步放松的几何对称性的蜂窝结构，通过分析一般的二分六边形晶格。在这种情况下，我们研究的相图的演变，并揭示了出现一个序列的拓扑相变时，一个六边形的子晶格是逐步转移相对于其他。
2015-02-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Chiral Surface Plasmon Polaritons on Metallic Nanowires
线偏振光入射到纳米线的末端，激发三种特定的纳米线波导模式的相干叠加，可以产生手性表面等离子激元（SPP）。由SPP倏逝场激发的量子点荧光获得的单个纳米线上的手性SPP图像揭示了我们的理论模型中预测的手性。手性SPP的螺旋周期的旋向性和空间范围取决于输入偏振角和纳米线直径以及介电环境。手性保留在自由空间输出波，使金属纳米线的圆偏振光子的宽带宽的亚波长源。
2011-05-25 cond-mat.mes-hall 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
Topological collective plasmons in bipartite chains of metallic nanoparticles
我们研究了由球形金属纳米颗粒构成的二分线性链，其中每个纳米颗粒支持局部表面等离子体。局域表面等离子体激元之间的近场偶极相互作用产生集体等离子体激元，其在整个纳米颗粒阵列上延伸。我们解析地导出了集体等离子体激元激发的谱和本征态。在布里渊区的边缘，光谱具有类似于聚乙炔的电子能带结构中存在的伪相对论性质。我们发现集体等离子体的有效狄拉克哈密顿量，并表明相应的旋量本征态代表一维狄拉克类大规模玻色子激发。因此，等离子体晶格表现出与一维狄拉克材料中的电子相似的效应，例如由于克莱因隧穿而高度抑制反向散射的传输能力。我们还表明，该系统是由一个非平凡的Zak阶段，它预测的表现形式的边缘状态的链。当两个具有不同拓扑相的二聚链连接时，我们发现了Jackiw-Rebbi中间带隙态的玻色子形式。我们进一步研究了集体等离子体激元激发的辐射和非辐射寿命，并评论了理论上发现的拓扑效应实验实现的挑战。
2017-03-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum Electrodynamics is Crucial for Plasmonic Resonance of Metallic Nanostructures
金属纳米结构的等离子体共振是由入射光驱动其传导电子的相干运动引起的。在共振时，纳米结构中的感应偶极子与传导电子的数量成比例，因此比原子中的感应偶极子大$10^{7}$倍。感生偶极子与入射光的涨落虚场之间的相互作用能可达零点几eV。因此，经典的电磁学主导的领域变得不够。我们认为，量子电动力学（QED）应该代替作为基本理论来描述虚场及其与电子的相互作用。基于量子电动力学，我们推导出等离子体共振频率的解析表达式，它取决于三个容易获得的材料参数。分析理论与实验数据吻合得很好，可用于材料的合理设计。
2015-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Undamped plasmon-polariton propagation along metallic nano-chain including nonlinear effects
在RPA准经典方法中，发展了金或银纳米球（半径为10-50 nm）表面等离子体的集体等离子体极化激元沿金属纳米颗粒无限长链传播的非线性理论。确定和分析了纳米球尺寸和链分离参数对链中波型自模的影响。在参数的某些区域出现无阻尼模态。它们是在线性理论的稳定边缘上发现的。然而，非线性校正稳定了线性方法的发散模式，并大大扩大了无阻尼传播的区域。非线性与洛伦兹摩擦的相对论修正有关。根据非线性行为，无阻尼稳定模态出现时的参数区域覆盖了线性理论的不稳定区域。无阻尼集体传播波的固定振幅的显着性质独立于初始条件（即使它们是非常小的）已被确定和描述。计算了这种波传播的群速度。
2014-07-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Plasmon excitations in mixed metallic nanoarrays
我们使用含时密度泛函理论研究了由贵金属（Cu，Ag，Au）和过渡金属（Pd，Pt）原子组成的原子链阵列的等离子体性质。我们表明，电磁辐射的响应是相关的物理，sp-valence电子的几何依赖的限制，和化学，d-电子的能量位置在不同的原子物种和d和sp电子之间的杂交。因此，可以调谐表面等离子体共振的位置，将其分裂成几个峰，并最终实现辐射的宽带吸收。将阵列与过渡金属混合可以强烈地衰减等离子体行为。我们分析了这些现象的起源，并表明它们产生于单粒子电子空穴和集体电子激发之间的丰富的相互作用。可在固体表面上实现的原子链阵列的等离子体激元响应的可调谐性为其应用开辟了广阔的可能性。在本研究中，我们得到的指导方针，如何可以实现所需的性能。
2018-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum theory of plasmon polaritons in chains of metallic nanoparticles: From near- to far-field coupling regime
我们开发了一个量子理论的等离子体激元链的金属纳米粒子，描述近场和远场粒子间的距离，包括等离子体光子Umklapp过程。考虑到纳米粒子之间的长程偶极-偶极相互作用的延迟效应，这是由等离子体自由度耦合到光子连续引起的，我们揭示了系统的正常模式的极化激元性质。我们计算的色散关系和辐射线宽，以及本征模的群速度，并比较我们的数值结果经典电动力学计算内的点偶极子近似。有趣的是，极化激子激发的群速度呈现出几乎周期性的符号变化，并且被发现通过修改纳米颗粒之间的间距是高度可调的。我们表明，远离与自由光子色散的等离子体本征频率的交叉点，光-物质相互作用的解析微扰处理与我们完全延迟的数值计算非常吻合。通过对Hopfield系数的分析，我们进一步定量地研究了光激发和物质激发的杂化。最后，我们考虑无限间距的纳米粒子的限制，并讨论了一些最近的结果，可以在文献中找到的单个纳米粒子。
2021-09-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum Statistics of Surface Plasmon Polaritons in Metallic Stripe Waveguides
单表面等离子体激元激发使用通过自发参量下转换产生的光子。研究了平均激发率、强度关联和Fock态布居。在我们的实验中观察到的二阶相干性的依赖性是一致的线性不相关的马尔可夫环境中的量子制度。我们的研究结果提供了重要的信息损失的影响，用于评估潜在的等离子体波导未来的纳米光子电路在量子制度。
2012-04-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Retardation effects on the dispersion and propagation of plasmons in metallic nanoparticle chains
我们考虑一个规则间隔的球形金属纳米颗粒链，其中每个颗粒支持三个简并局域表面等离子体。由于纳米颗粒之间的偶极相互作用，局域等离子体激元耦合形成扩展的集体模式。使用一个开放量子系统的方法，其中集体等离子体相互作用与真空电磁模式，重要的是，很容易通过光-物质耦合结合延迟，我们分析评估所产生的辐射频率偏移的等离子体能带结构。对于亚波长大小的纳米粒子，我们的分析处理提供了一个很好的定量协议的结果来自费力的数值计算的基础上完全延迟的解决方案麦克斯韦方程组。事实上，我们提供的等离子体光谱的显式表达式展示了如何包括延迟引起的对数奇异性的横向极化等离子体的能带结构。我们进一步研究了延迟效应对等离子激元沿链传播的影响。而对于纵模，延迟有一个可以忽略的影响，我们发现，延迟偶极相互作用可以显着修改的情况下，横向偏振模式的等离子体传播。此外，我们的研究结果阐明了纳米等离子体激元系统中的辐射效应与原子物理学中的合作兰姆位移之间的相似性。
2017-12-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Thin InSb layers with metallic gratings: a novel platform for spectrally-selective THz plasmonic sensing
我们提出了一种基于微米薄InSb层的光栅耦合等离子体结构的太赫兹光学特性的计算研究。我们发现两个强吸收共振，我们解释为常设表面等离子体模式，并调查其色散关系，对InSb厚度的依赖，和空间分布的电场。所观察到的表面等离子体模式很好地描述了一个简单的理论的空气/InSb/空气三层。光栅/InSb结构的等离子体激元响应对电介质环境和分析物（例如，乳糖）在InSb界面，这是有前途的太赫兹等离子体传感器的应用。我们确定的传感器灵敏度为7200 nm每折射率单位（或0.06太赫兹每折射率单位）。下表面等离子体激元模式也表现出分裂时，在1.37太赫兹的乳糖的振动模式的共振调谐。我们建议，表面等离子体激元和振动模式之间的这种相互作用可以用作一种新的传感模式，允许检测太赫兹振动指纹的分析物的基础。
2016-08-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Which resonances in small metallic nanoparticles are plasmonic?
我们利用含时密度泛函理论研究了小金属纳米颗粒的光学响应中对应于峰的各种共振的性质。每种共振都具有“晃动”和“反转”的特征。晃动模式是最接近费米能级的壳层中的一种振荡，电荷从费米能级以下来回转移到费米能级以上，导致粒子表面附近的电荷密度振荡。反转将电荷从占据状态单调地移动到未占据状态，并导致粒子核心中的电荷密度振荡。我们还讨论了模拟网格的大小上的光学响应的依赖关系，注意到的谐振的字符出现稳定的模拟大小的变化，即使光谱的细节变化。这使得可靠的表征成为可能。我们考虑什么样的特征是重要的，在决定共振是等离子体激元。
2014-08-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hot electrons and electromagnetic effects in the broadband Au, Ag, and Ag-Au nanocrystals: The UV, visible, and NIR plasmons
研究单金属和双金属纳米棒（特别是核壳Au-Ag纳米棒）中热电子产生及相关电磁效应，提出描述双金属纳米结构热电子产生的新量子形式论，发现紫外等离激元处热电子产生率高且适用于碳燃料反应，为传感、光催化等领域的应用奠定基础。
2024-01-01 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Metal surface induces strong acoustic plasmons in chemically doped graphene
最近的理论研究表明，掺杂有碱金属（AC x）的独立石墨烯支持强狄拉克和弱声学等离子体。在这里，我们表明，当AC x沉积在金属表面上，强烈的库仑屏蔽完全洗出这些集体模式。然而，即使AC X和金属表面之间的分离的小的增加也会导致AC X等离子体特性的恢复，特别是在独立的情况下不存在的声等离子体强度的增强。我们进一步提供了这些有趣的现象的物理背景。所研究的系统由沉积在Ir（111）表面上的锂和铯掺杂的石墨烯组成。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman-probing the local ultrastrong coupling of vibrational plasmon-polaritons on metallic gratings
本文利用表面增强拉曼显微术研究开放金属光栅中的振动强耦合，发现下极化激元局域于狭缝并进入超强耦合区域，为通过PERS探索极化激元近场与远场物理提供了新平台。
2023-04-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Understanding the electromagnetic response of graphene/metallic nanostructures hybrids of different dimensionality
等离子体激元激发，如表面等离子体激元（SPP）和石墨烯等离子体激元（GP），携带大动量，因此能够限制电磁场到小尺寸。这种特性使它们成为亚波长光学控制和纳米级操作的理想平台。如果金属-绝缘体-金属和石墨烯-绝缘体-金属的方案分别用于SPP和GP，则这些等离子体激元的动量甚至进一步增加。然而，由于动量如此之大，它们的远场激发变得具有挑战性。在这项工作中，我们考虑石墨烯和金属纳米结构的混合物，并研究远场光与支持的高动量等离子体激元模式相互作用背后的物理机制。虽然GP和SPP的性质有一些相似之处，但由于两者都是等离子体极化激元类型，因此它们的物理性质也明显不同。对于GP，我们发现两种不同的物理机制，要么GP局限于隔离腔，或大面积集体光栅耦合器。引人注目的是，我们发现，虽然这两个系统在概念上是不同的，在特定的条件下，他们可以表现出类似的。通过将相同的研究应用于SPP，我们发现了不同的物理行为，这从根本上源于SPP与GP相比的不同色散关系。此外，这些混合物产生大的场增强，也可以电调谐和调制，使它们成为各种等离子体器件的理想候选者。
2020-06-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon energy losses in shear bands of metallic glass
观察到冷轧Al $_{88}$ Y $_{7}$ Fe $_{5}$金属玻璃中塑性形变产生的剪切带沿其传播方向呈现交替的密度变化。电子能量损失谱（EELS）被用来研究剪切带内和周围的体积等离子体能量损失。使用开源Python模块（Hyperspy）以洛伦兹函数拟合等离子体激元和零损耗峰的形状，在几meV的精度内精确确定了峰中心的能量偏移和反映阻尼的峰宽（FWHM）变化。最大体等离子体激元能量位移计算为明亮和黑暗的剪切带段相对于矩阵为约38和14毫电子伏，分别。阻尼被观察到是更大的密集的区域。这里提出的分析表明，在等离子体激元的变化是由两个贡献：（i）由于在中程序（MRO）的变化在剪切带段的可变阻尼。这会影响静态结构系数S（k），进而根据Ziman-Baym公式导致阻尼减小或增大。(ii)出现在零动量等离子体频率公式$E_p(q=0)$中的离子密度和有效电子质量是耦合的，并且引起等离子体能量的微小变化。该模型预测的等离子体激元能量转移的顺序meV。
2021-01-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multipole surface plasmons in metallic nanohole arrays
采用严格耦合波分析（RCWA）方法和耦合模方法半解析地分析了金薄膜中纳米孔阵列的准束缚电磁模式。结果表明，当纳米孔尺寸占据大部分晶胞时，薄膜两侧的表面等离子体激元（SPP）与孔的高阶波导模结合产生多极表面等离子体激元：耦合表面等离子体激元模在电场分布上具有多极织构.此外，它揭示了多极织构增强或抑制SPP之间的耦合取决于它们的衍射级，也导致带反转和重建的耦合SPP能带结构。由于准束缚模的多极性质，多个暗模共存，在透射和反射光谱上产生各种Fano共振结构。
2015-05-25 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
