Generalized Brewster-Kerker effect in dielectric metasurfaces
偏振是定义光的状态的关键属性之一。它是在19世纪初由布鲁斯特等人发现的，当时他正在研究从不同角度从材料反射的光。这些研究导致了基于布鲁斯特效应的第一个偏振器。现在光子学中最活跃的趋势之一是致力于研究小型化的亚波长器件，与使用体光学元件实现的那些器件相比，这些器件表现出类似甚至改进的功能。在目前的工作中，它是理论上预测，一个适当设计的全电介质超颖表面表现出广义布鲁斯特效应可能为任何角度，波长和偏振的选择。实验证明，在可见光波长的硅纳米盘阵列的效果。这种效应的基础物理学可以从某些角度的抑制散射来理解，这是由Kerker在80年代早期预测的纳米颗粒中激发的电和磁偶极共振之间的干涉引起的。这揭示了Kerker和Brewster遗产的深刻联系，并为Brewster现象在光子学中的新应用打开了大门，这些应用与特定的偏振或入射角无关。
2015-06-27 physics.optics
Optomechanical Kerker effect
可调谐定向散射对于天线的操作、光的路由以及拓扑保护光学状态的设计是至关重要的。对于散射在纳米颗粒上的可见光，方向性可以由Kerker效应提供，利用电和磁偶极子发射图案的干涉。然而，亚100纳米小粒子中的磁光共振相对较弱。在这里，我们预测的非弹性散射与意想不到的强大的可调方向性高达5.25驱动的小粒子的颤抖，没有任何磁共振。所提出的光机Kerker效应源于振动诱导的多极转换。我们还提出了一种光机自旋霍尔效应，即非弹性极化相关的定向散射。我们的研究结果揭示了光与机械运动之间相互作用的内在多极性质。它们适用于从冷原子到二维材料再到超导量子比特的各种系统，并且可以指导手性光机械耦合工程。
2018-07-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Non-negligible magnetic dipole scattering from metallic nanowire for ultrasensitive deflection sensing
一般认为，当单个金属纳米线足够小时，它会像点电偶极子一样散射。我们从理论上表明，当金属纳米线被放置在特别设计的梁内时，不可忽略的磁偶极子贡献以及电偶极子共振可以导致远场的单向散射，满足Kerker条件。值得注意的是，这种远场单向散射编码的信息高度依赖于纳米线在比波长小得多的尺度上的偏转。与介电对应物相比，小但不可忽略的磁响应和等离子体共振的特殊作用突出了这种极端的灵敏度。此外，还讨论了散射效率和纳米线截面形状对散射的影响。
2017-04-12 physics.optics
Ultraviolet and visible range plasmonics of a topological insulator
超材料、数据处理电路和光谱的可见光和紫外部分的传感器的发展受到缺乏支持等离子体激发的低损耗介质的阻碍，并推动了对贵金属以外的等离子体材料的强烈搜索。通过研究在拓扑绝缘体$\mbox{Bi}_{1.5}\mbox{Sb}_{0.5}\mbox{Te}_{1.8}\mbox{Se}_{1.2}$表面制备的等离子体纳米结构，我们发现它在蓝紫外范围内比金和银的等离子体材料好几个数量级。由$\mbox{Bi}_{1.5}\mbox{Sb}_{0.5}\mbox{Te}_{1.8}\mbox{Se}_{1.2}$制成的超材料显示出从350 nm到550 nm的等离子体共振，而表面光栅显示出从230 nm到1050 nm的阴极射线发光峰。负介电常数支撑的等离子体激元响应归因于体带间跃迁和拓扑保护状态的表面贡献的组合。我们的研究结果的重要性是在识别新的机制的负介电常数在半导体可见范围的等离子体可以直接集成与电子。
2014-01-10 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
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
Plasmonic Gold Helices for the visible range fabricated by oxygen plasma purification of electron beam induced deposits
电子束诱导沉积（EBID）目前提供了唯一的直接写入技术，真正的三维纳米结构的几何特征低于50纳米。不幸的是，从金属有机前体的沉积物遭受大量的碳含量。这阻碍了许多应用，特别是在几何表面的金属性质是强制性的等离子体中。为了克服这个问题，研究了在室温下用氧等离子体进行沉积后处理以纯化含金EBID结构。在等离子体处理后，结构经历约18 nm的直径收缩，但完全保持其初始形状。所提出的纯化步骤产生核-壳结构，其中核主要由未受影响的EBID材料组成，并且金壳的厚度为约20 nm。这些纯化的结构在可见光波长范围内是等离子体激元活性的，如螺旋纳米结构上的暗场光学显微镜所示。最值得注意的是，相应散射光谱的电磁建模验证了所得金壳的厚度和质量确保了与纯金纳米结构相等的光学响应。
2016-06-23 physics.optics
The resonant behavior of a single plasmonic helix
手性等离子体纳米结构在纳米光学和超材料领域的未来应用将越来越重要。它们对入射圆偏振光的敏感性与极端电磁场局部化的能力相结合，使它们成为手性传感和全光学信息处理的理想候选者。在这里，单等离子体螺旋的共振模式进行了研究。我们发现，一个单一的等离子体螺旋可以有效地激发与圆偏振光的相等和相反的旋向相对于螺旋。分析模型提供了匹配全场建模结果的谐振条件。潜在的几何考虑解释了激发的机制，并提供了在所需波长范围内共振的等离子体螺旋的定量设计规则。基于开发的分析设计工具，单银螺旋的制造和光学特性。它们在目标可见光范围内对双手都显示出预期的强手征光学响应。与0.45的值的实验实现的不对称因子是最大的单等离子体螺旋在可见光范围内到现在为止。
2018-11-22 physics.optics
A single-crystalline silver plasmonic circuit for visible quantum emitters
等离子体激元波导是纳米光子器件中的关键元件，其用作纳米级光源和检测器之间的光学互连。等离子体双线传输线中的多模操作为近场操纵和信息编码提供了重要的自由度。然而，由于欧姆损耗，金纳米结构中的高度受限的等离子体激元传播通常限于近红外区域，排除了来自等离子体激元电路的所有可见量子发射体。在这里，我们报告自上而下的制造复杂的等离子纳米结构的单晶银板。我们展示了一个小的合奏的荧光团的一组波导模式和发射的可见光发光到波导的高效率的控制远程激发。这种方法开启了复杂等离子体波导和可见光谱范围内各种量子发射器之间纳米级光-物质相互作用的研究。
2019-02-22 physics.app-ph physics.optics
High optical magnetism of dodecahedral plasmonic meta-atoms
在人造复合材料中产生的对光的磁响应在幅度上与自然电响应相当，可以为纳米级的光的精细转向提供宝贵的控制参数。然而，在许多实验实现中，人工超原子的磁响应太弱，因此需要具有增加的磁极化率的新设计。数值模拟表明，几何等离子体纳米结构的基础上的理想模型的柏拉图固体是很好的候选人，在可见光的强光学磁性的生产。受此模型的启发，我们开发了一种自下而上的方法来合成由十二个位于十二面体表面中心的金补丁组成的等离子体纳米簇。在整个可见光范围内测量了光诱导的电偶极子和磁偶极子的散射。在共振时的磁响应与电响应的比率比在相同大小的无序等离子体簇（等离子体树莓）上测量的对应物高三倍。数值模拟证实了实验测量的磁响应。
2019-03-21 physics.optics
Multispectral narrowband frustrated total internal reflection filter with inclusions of plasmonic nanoparticles
本文研究了含纳米颗粒的受抑全内反射薄膜滤波器，发现等离子体效应能将滤波器带宽分裂为多条窄带光谱线，并使入射光束角向分裂为多束输出光。
2023-07-29 physics.optics
Quantum Rod Emission Coupled to Plasmonic Lattice Resonances: A Collective Directional Source of Polarized Light
我们证明，一个阵列的光学天线可以呈现一个薄层的随机取向的半导体纳米晶体到一个增强的和高度定向的偏振光源。该阵列维持集体等离子体晶格共振，其在窄角区域上与纳米晶体的发射光谱重叠。因此，可见光的不同光子能量被增强并被射向确定的方向。
2013-05-14 physics.optics
Resonances On-Demand for Plasmonic Nano-Particles
提出了一种设计具有期望共振谱的等离子体粒子的方法。该方法是基于重复扰动的初始粒子形状，同时计算的各种准静态共振的特征值。该方法是严格证明，确保解决方案存在任何所需的光谱共振位置。共振跨越可见光和近红外制度，我们的方法设计的，使用时域有限差分模拟验证。一个新的家庭与同位偶极-四极共振粒子的设计，展示了独特的权力的方法。这种按需工程使纳米天线和超材料能够严格实现需要特定光谱功能的各种应用。
2011-01-10 physics.optics
All-optical switching of a dye-doped liquid crystal plasmonic metasurface
研制了一种由等离子体激元开口环谐振器和染料掺杂液晶组成的可开关超表面。通过用可见光谱范围内的光照射染料掺杂的液晶，可以改变超表面在红外光谱范围内的透射率。该效果在液晶的混合配向的情况下特别有效，即。e.在一个衬底上垂直于表面的指向矢的对准和在相对衬底上的平行对准。这种全光开关效应可以归因于先前工作中描述的巨大光学非线性或表面诱导非线性光学效应。
2020-04-09 physics.optics
Lasing in Ferromagnetic Plasmonic Arrays
我们报告激光在可见波长的铁磁镍纳米盘阵列覆盖的有机增益介质。我们证明，通过将有机增益材料内的等离子体纳米粒子的模式体积的辐射，特别是，高欧姆损失的Ni纳米盘共振可以得到补偿。随着泵浦能量的增加，系统呈现出从晶格修饰的自发发射到激光发射的转变，后者的特征是高度定向的亚纳米线宽发射。通过打破阵列的对称性，我们观察到可调谐多模激光在两个波长对应的粒子周期性沿两个主要方向的晶格。我们的研究结果为损耗补偿磁等离子体器件和拓扑光子学铺平了道路。
2019-01-29 physics.optics
Effects of Fano resonance on optical chirality of planar plasmonic nanodevices
实验观察到了Fano共振对可见光波段平面等离子体纳米器件光学手征性的影响，并从理论上进行了解释。该纳米器件由位于中心的纳米盘和六个具有取向角的金纳米棒组成，以在暗场照明下表现出光学手性。金纳米棒诱导的手性响应受不同直径的纳米盘的存在的影响，从而引起Fano共振。实验中观察到了圆偏振光旋向相反选择偏好的有趣变化。基于扩展的耦合振荡器模型来理解这种偏好的变化。此外，静电分析和随时间变化的模拟提供了进一步的理解的现象。观察到的和理解的Fano共振对光学手性的影响，使平面亚波长纳米器件的手性特性的有效操纵。
2018-02-09 physics.optics
Deep UV plasmonic enhancement of single protein autofluorescence in zero-mode waveguides
单分子检测提供了关于分子结构和功能的详细信息，但它通常需要荧光标记物的存在，这可能干扰靶分子的活性或使样品生产复杂化。利用其天然的UV自发荧光检测单个蛋白质是避免与荧光标记相关的所有问题的有吸引力的方法。然而，来自单个蛋白质的UV自发荧光信号通常非常弱。在这里，我们使用铝等离子体增强色氨酸自发荧光发射的单个蛋白质在紫外范围内。零模式波导纳米孔能够观察单个无标记的β-半乳糖苷酶蛋白的UV荧光，具有增加的亮度、微秒通过时间和微摩尔浓度下的操作。我们展示了在宽范围的零模波导直径的局部浓度，扩散系数和流体动力学半径的无标记的蛋白质的定量测量。虽然等离子体荧光增强已经在光谱的可见光和近红外部分产生了巨大的兴趣，但这项工作进一步将等离子体增强的单分子检测的限制推到了UV范围内，并且构成了我们在生理浓度下询问其天然状态下的单蛋白质的能力的重要一步。
2019-09-18 physics.optics
Spherical Plasmonic Heterodimers: Reversal of Optical Binding Force as the Effect of Symmetry Breaking
近场等离子体激元结合力的反转和对称性破缺的作用之间的刺激联系在文献中还没有详细研究。由于键合和反键合模式都存在于众所周知的球形等离子体异二聚体集合的可见光谱中，通常认为所有此类异二聚体都发生结合力逆转。但我们的工作提出了一个非常不同的建议。我们证明，对称性破缺的异二聚体配置：横向（轴上的异二聚体）和纵向（离轴异二聚体：端火和近端火配置）的反转近场结合力遵循完全不同的机制，即后一个相对取向和建设性偶极-四极共振，但前一个光偏振和诱导的电共振。有趣的是，纵向近场结合力的逆转可以很容易地通过改变光传播的方向或只是它们的相对取向来控制。虽然人们普遍认为，等离子体激元力主要来自表面力和Fano共振可以是一种有前途的方式来实现结合力逆转，我们的研究基于洛伦兹力动力学提出了显着相反的建议（两种情况下）的情况下的等离子体激元球形异源二聚体。这篇文章的观测结果对改进传感器、粒子聚类和聚集非常有用。
2017-09-30 physics.optics
Tunable nano-plasmonic photodetectors
可见光和红外光子可以通过内部光电效应以宽带响应来检测。通过使用等离子体纳米结构，即纳米天线，可以通过几何形状相关的共振将波长选择性引入到这样的检测器。此外，已经实现了额外的功能，如电子响应度切换和偏振检测。然而，以前的设备由大型纳米结构阵列组成，以实现可检测的光电流。在这里，我们表明，这个概念可以缩小到一个单一的天线水平，导致检测器的尺寸远低于设备的谐振波长。我们的设计包括一个单一的电连接的等离子体纳米天线覆盖着宽带隙半导体，允许通过热载流子的注入在VIS/NIR的宽带光电探测。我们演示了电开关的颜色灵敏度以及偏振检测。我们的研究结果有望实现超小型，高度集成的光电探测器与先进的功能。
2022-04-29 physics.app-ph physics.optics
Spatial Coherence Properties of Organic Molecules Coupled to Plasmonic Surface Lattice Resonances in the Weak and Strong Coupling Regimes
我们研究了由周期性银纳米颗粒阵列覆盖的荧光有机分子（DiD）膜组成的系统的空间相干特性。这种复合结构的空间相干性从弱到强的耦合制度的演变进行了研究，通过系统地改变本地化的DiD激子和集体，离域模式的纳米粒子阵列被称为表面晶格共振之间的耦合强度。从弱到强耦合制度的相干性的逐渐演变的观察，与强耦合功能清晰可见的干涉条纹。一个高度的空间相干性被证明在强耦合制度，即使当模式是非常激子（80%），在相反的纯粹本地化的性质的分子激子。我们发现，相干性出现在整个弱到强的耦合交叉的模式的等离子体分量的重量成比例，提供证据的正常模式的混合性质。
2014-04-16 physics.optics
Molecular saturation determines distinct plasmonic enhancement scenarios for two-photon absorption signal
提出一种利用亮暗等离激元模式耦合的十字形银纳米结构，通过量子力学分析揭示分子饱和对双光子吸收信号增强机制的决定性作用，为纳米尺度光与物质相互作用控制提供新途径。
2024-08-27 physics.optics
Plasmonics of Topological Insulators at Optical Frequencies
纳米等离子体器件的发展，如等离子体电路和超材料超透镜在可见光到紫外线频率范围内，受到缺乏低损耗等离子体介质的阻碍。最近，在一类拓扑绝缘体中发现了强等离子体激元响应。本文采用第一性原理密度泛函理论研究了拓扑绝缘四元（Bi，Sb）2（Te，Se）3三硫族化合物的介电函数.体等离子体性质，占主导地位的带间跃迁，观察到从2-3 eV，并延伸到更高的频率。此外，在蓝色和UV波长下，三硫属化合物是比金和银更好的等离子体介质。通过分析薄板，我们还表明，这些材料表现出拓扑保护的表面状态，这是能够支持传播等离子体极化激元模式在一个非常宽的光谱范围内，从可见光到中红外线及以上，由于组合的表面间和内带跃迁。
2017-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Lasing in dark and bright modes of a finite-sized plasmonic lattice
纳米尺度的激光有望实现强的光-物质相互作用和超快运行。由金属纳米颗粒支持的等离子体共振具有极小的模体积和高场增强，使其成为研究纳米激光的理想平台。然而，在可见光频率下，由于强欧姆和辐射损耗，等离子体共振的适用性受到限制。有趣的是，等离子体纳米粒子阵列支持非辐射暗模式，提供更长的寿命，但远场辐射无法到达。在这里，我们显示激光在黑暗和光明模式的银纳米粒子阵列结合光泵染料分子。在可见光波长和室温下观察到0.2纳米的线宽。基于阵列的有限尺寸，通过相干外耦合机制提供对暗模式的访问。这些结果为利用等离子体晶格的所有模式，以及高Q模式，研究强光-物质相互作用，凝聚和光子流体开辟了一条途径。
2016-10-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Anapole plasmonic meta-atom enabled by inverse design for metamaterials transparency
本文通过拓扑优化设计了一种平面等离激元纳米结构，实现可见光区近理想环极态，具有弱吸收、高场增强和散射抑制，可作为低互耦超构原子，适用于传感，并提出了无需环偶极矩的环极态新概念。
2023-03-01 physics.optics
Hydrogen-regulated chiral nanoplasmonics
手性是现代化学中一个非常重要的话题，因为对映异构体对身体的药理作用截然不同。天然分子的手性可以通过外部刺激改变分子结构来控制。尽管等离子体的快速发展，等离子体手性的主动调节，特别是在可见光谱范围内，仍然面临着重大的挑战。在这封信中，我们展示了一类新的混合等离子体元分子组成的镁和金纳米粒子。来自这种等离子体元分子的等离子体手性可以由氢实时动态控制，而不引入宏观结构重构。利用圆二色性光谱，我们在实验上研究了可见光范围内氢调节手征光响应的开关动力学。此外，还利用能量色散X射线能谱仪研究了氢化和脱氢过程中镁颗粒的形貌变化。我们的研究可以使等离子体手性平台的各种气体检测方案，通过利用高灵敏度的圆二色光谱。
2018-03-18 physics.app-ph physics.optics
Spatially-resolved measurement of plasmon dispersion using Fourier-plane spectral imaging
我们表明，傅立叶平面成像结合的Kretschmann-Raether配置可以用于测量偏振激元色散与空间歧视的样品，在整个可见光谱范围内。我们证明了我们的设计的功能，包括等离子体波导的几个架构，并表明，我们的新设计，使空间非均匀结构的等离子体色散曲线的测量与功能小至3μm，在一个Single Shot。
2018-01-25 physics.optics
Oxides and nitrides as alternative plasmonic materials in the optical range
作为传统金属的替代品，新的等离子体材料在快速发展的等离子体和超材料领域提供了许多优势。这些优点包括低本征损耗、基于电容器的设计、与标准纳米纤维工艺的兼容性、可调谐性等。透明导电氧化物如Al：ZnO、Ga：ZnO和氧化铟锡（ITO）使得许多高性能超材料器件能够在近红外工作。过渡金属氮化物如TiN或ZrN可以在可见光频率中替代传统金属。在本文中，我们提供了这些新材料的制造和表征的细节，并讨论其适用于一些超材料和等离子体激元应用。
2011-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Goos-Hänchen effect singularities in transdimensional plasmonic films
Carl von Ossietzky Universität（卡尔·冯·奥西茨基大学）；North Carolina Central University（北卡罗来纳中央大学）
研究横向维度等离子体系统反射系数的拓扑保护奇点，揭示毫米级可见光范围内的横向戈斯-汉琴位移，为量子材料发展提供新机遇。
2024-12-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Bismuth plasmonic antennas
本文实验证明铋等离子体天线的形状和尺寸可调谐其局域表面等离子体共振，且铋具有与金几乎相同的色散关系，是金的低成本替代品。
2025-04-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
On-chip label-free plasmonic based imaging microscopy for microfluidics
在这项工作中，我们展示了芯片上的无标记成像显微镜，使用真实和傅立叶平面（FP）表面等离子体激元（SP）的微观暗场图像，激发工程1D和2D低纵横比周期性等离子体纳米结构。周期几乎等于共振波长的周期性等离子体纳米结构被设计为在垂直入射下在可见光谱中表现出透射共振作为透射峰，而不使用异常的光学透射现象。等离子体纳米结构表现出90度的偏振旋转介导的差分相位延迟在SP模式由于横向电和磁组件。这被用来开发暗场片上等离子体偏振显微镜，用于在实平面和傅立叶平面中成像SP激发。在将这些等离子体纳米结构与基于SU- 8的微流体通道成功集成之后，展示了对无标记芯片传感的实时监测。使用等离子体纳米结构的颜色选择性过滤性质，对在微流体通道中的等离子体纳米结构上流动的无色混溶和不混溶分析物的界面进行无标记芯片上成像。由于成像在芯片上实现，并且不需要任何复杂和庞大的布置，因此它将非常适合于芯片上的护理点诊断。
2018-02-07 physics.app-ph physics.optics
Multiband Tunable Large Area Hot Carrier Plasmonic-Crystal Photodetectors
光电探测和光利用的光电功能依赖于半导体的带间激发，因此器件的光谱响应由其带隙决定和限制。一种不受这种限制的新方法是收集由金属-半导体结附近的等离子体共振弛豫产生的高能电子。在这种结构中，探测器的光电和光谱响应可以通过定制金属结构的拓扑结构来设计，这在太阳能收集和光电探测中具有巨大的应用。充分利用基于热电子的光电子学还需要一个平台，将其奇异的光谱能力与大规模制造和高性能相结合。在这里，我们报告了用于热电子光电探测的大面积、低成本准3D等离子体晶体（PC）的第一个实现，展示了VIS-NIR中的多波段选择性和前所未有的70 mA/W的响应率。
2014-06-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Multiband Plasmonic Sierpinski Carpet Fractal Antennas
确定性分形天线实现多模态等离子体激元器件。这种结构显示出强烈增强的局部电磁场，通常在红外范围内具有分层的空间分布。实现在光学状态下操作的工程分形天线将使纳米等离子体平台能够用于诸如能量收集、光感测和生物/化学检测的应用。在这里，我们介绍了一种新的等离子体多波段超材料的Sierpinski地毯（SC）的空间填充分形的基础上，具有可调和偏振无关的光学响应，表现出从可见光到中红外范围的多个共振。我们研究了通过电子束光刻在CaF $_{2}$和Si/SiO $_{2}$衬底上制备的金SC。此外，我们证明，这种共振起源于衍射介导的局部表面等离子体，它可以通过调整分形元素的形状，大小和位置在确定性的方式定制。此外，我们的研究结果表明，具有高阶复杂性的SC提出了一个强大的和分层分布的电磁近场的等离子体激元模式。因此，工程等离子体SC提供了一种有效的策略，用于实现在可见光/中红外范围内具有强宽带光谱响应的紧凑型有源器件。我们利用这样的技术进行表面增强拉曼光谱（SERS）的灿烂甲酚蓝分子沉积到等离子体SC。我们实现了高达$10^{4}$的宽带SERS增强因子，从而为化学诊断提供了概念验证应用。
2018-04-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
Investigation of plasmonic enhanced solar photothermal effect of Au NR@PVDF micro/nano-film
金纳米球和金纳米棒是传统的贵金属等离子体纳米材料。特别地，具有从可见光到近红外（NIR）范围的可调谐纵向等离子体共振的Au NR由于扩展的光接收范围而适合于高效光热应用。在这项工作中，我们合成了类似体积的Au NR和Au NS，并随后将它们开发成Au NR/PVDF和Au NS/PVDF纳米膜，通过太阳能光热实验评估，这两种纳米膜都表现出优异的太阳能光热性能。我们发现Au NR/PVDF纳米薄膜比Au NS/PVDF纳米薄膜具有更高的太阳光热性能。通过形貌表征、光学测量和有限元建模等详细分析，我们发现聚集态Au NRs纳米团簇内部的等离子体耦合效应有助于光谱蓝移和光热性能的增强。与Au NS/PVDF纳米薄膜相比，Au NR/PVDF纳米薄膜具有更高的光热转换效率，这是由于纳米团簇内部强烈的等离子体相互作用，从而扩大了光接收范围和吸收率。我们的工作证明，金纳米棒具有巨大的潜力，等离子体激元太阳光热应用，并设想为新的等离子体激元应用。
2022-05-12 physics.app-ph 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
Tailoring the Spectral Absorption Coefficient of a Blended Plasmonic Nanofluid Using a Customized Genetic Algorithm
最近，等离子体纳米流体（即，等离子体纳米颗粒在基础流体中的悬浮液）已经被广泛用于直接吸收太阳能收集器，因为由等离子体纳米颗粒支撑的局部表面等离子体可以极大地改善直接太阳能热转换性能。考虑到金属纳米颗粒（如金、银和铝）的表面等离子体共振频率通常位于紫外到可见光范围内，等离子体纳米流体的吸收系数必须进行光谱调谐以充分利用宽光谱中的太阳辐射。在本研究中，一个现代的设计过程中的遗传算法（GA）的形式被施加到剪裁的等离子体纳米流体的光谱吸收系数。为了做到这一点，常规GA的主要组成部分，例如基因描述、用于评估的适应度函数、交叉和变异函数，被修改为适合于定制等离子体纳米流体的光谱吸收系数的逆问题。通过应用定制的GA，我们获得了混合纳米流体的最佳组合，其具有所需的吸收系数的光谱分布，特别是均匀分布、类太阳光谱分布和类阶梯函数分布。所设计的等离子体纳米流体的所得吸收系数与规定的光谱分布在约10%至20%的误差范围内，当六种类型的纳米颗粒混合时，是很好的协议。最后，我们还研究了纳米粒子的制造不确定性所引起的非均匀加宽效应如何改变它们的最佳组合。
2020-02-19 physics.app-ph physics.optics
An Ultra-Sensitive Visible-IR Range Fiber Based Plasmonic Refractive Index Sensor
本文提出一种覆盖0.55–3.50 μm、检测RI 1.33–1.43的超灵敏PCF-SPR传感器，并结合ANN预测折射率，实现极高灵敏度与分辨率。
2024-01-19 physics.app-ph physics.optics
Observation of quantum interference in the plasmonic Hong-Ou-Mandel effect
我们报告的玻色子性质的表面等离子体激元（SPPs）的散射为基础的分束器的直接证据。使用参量下转换源产生两个不可分辨的光子，每个光子在金属条形波导上转换成SPP，然后通过半透明布拉格镜进行相互作用。在Hong-Ou-Mandel实验的等离子体模拟中，我们测量到了72%可见度的符合下降，这是一个关键的签名，表明SPP是玻色子，并且显然涉及量子干涉。
2014-02-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Effect of plasmonic Aluminum nanoparticles shapes on optical absorption enhancement in silicon thin-film solar cells
在金属纳米颗粒的局部等离子体共振附近从金属纳米颗粒散射;特别是贵金属的共振，其主要在电磁波谱的可见光或红外部分中;是改善薄膜太阳能电池中的光吸收的一种方式。表面等离子体共振可以受到不同因素的影响，例如周围介质的类型、尺寸、形状和介电性质。在这里，我们调查，使用时域有限差分（FDTD）方法，如何不同形状的铝纳米粒子影响硅薄膜太阳能电池的吸收增强。我们的研究结果表明，使用这些颗粒，与没有颗粒的电池相比，可以实现等离子体太阳能电池超过30%的转换效率。我们还发现，虽然球形颗粒具有最高的吸收峰，但优化一些参数，例如圆柱形或盘形颗粒的高度及其与基底的距离，可以增加吸收。这些结果可以为理解和优化太阳能电池应用中的等离子体粒子提供更多的信息和见解。
2021-06-28 physics.app-ph physics.optics
DNA-based Self-Assembly of Chiral Plasmonic Nanostructures with Tailored Optical Response
在金属纳米结构中产生的表面等离子体共振可以用于定制电磁场。这种结构的精确空间排列可以产生令人惊讶的光学特性，这些特性在任何天然存在的材料中都没有发现。在这里，设计的活动出现在集体效应的单一组件配备有限的个人功能。通过常规光刻方法自上而下制造具有在可见光范围内的预先设计的光学响应的等离子体材料由于其有限的分辨率、缩放的复杂性以及将这些技术扩展到三维架构的困难而仍然具有挑战性。分子自组装提供了一种替代途径来产生这种材料，其不受上述限制的约束。我们演示了如何DNA折纸方法可以用来生产等离子体材料与定制的光学响应在可见波长。利用3D DNA折纸的组装能力，我们将空间精度为2 nm的金属纳米颗粒排列成纳米级螺旋。螺旋结构在溶液中以大规模平行的方式组装，并具有接近定量的产量。作为一个设计的光学响应，我们产生了巨大的圆二色性和光学旋转色散在可见光范围内，起源于集体等离子体激元-等离子体激元相互作用内的纳米螺旋。我们还表明，通过改变金属纳米颗粒的组成，可以通过可见光谱调谐的光学响应。观察到的效果与入射光的方向无关，并且可以通过设计在左手和右手方向之间切换。我们的工作展示了从精确设计的纳米组装生产复杂的散装材料，并突出了DNA自组装用于制造等离子体纳米结构的潜力。
2011-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Purcell radiative rate enhancement of label-free proteins with ultraviolet aluminum plasmonics
绝大多数蛋白质本身在紫外线下都是荧光的，这要归功于它们的色氨酸和酪氨酸氨基酸成分的发射。然而，蛋白质自发荧光量子产率通常非常低，这是由于蛋白质内部的其他氨基酸的主要猝灭机制。这激发了使用纳米光子结构来增强蛋白质的辐射发射率的兴趣。虽然已经有许多报告的Purcell效应和局部光态密度（LDOS）控制在可见光范围内使用单偶极量子发射器，问题仍然是开放的，以应用这些概念在紫外线上的实际蛋白质含有几个色氨酸和酪氨酸氨基酸排列在一个高度复杂的方式。在这里，我们报告的第一个完整的表征珀塞尔效应和辐射率增强的紫外固有荧光的无标记\b{eta} -半乳糖苷酶和链霉亲和素蛋白质等离子体铝纳米孔。我们发现一个很好的协议与使用高量子产率的UV荧光染料进行校准。证明和增强Purcell效应对于UV等离子体激元学的应用和单个蛋白质的无标记检测是必不可少的。
2021-07-13 physics.bio-ph physics.optics
Imaging of Antiferroelectric Dark Modes in an Inverted Plasmonic Lattice
本文结合纳米光刻、光谱测量与 FDTD 模拟研究反转型等离激元蜂窝晶格，识别出由狭缝极化反铁电排列导致的暗模式，并指出其在激子耦合和纳米传感中的潜力。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Static magnetic control of light emission in plasmonic nanojunctions
研究发现平面等离激元隧道结的电致发光可被几特斯拉静磁场调制数十个百分点，远超经典霍尔效应预期，其机制是磁场改变隧穿跃迁偶极子的手性，为磁控纳米光源提供新范式。
2025-09-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Vacuum-Induced Saturation in Plasmonic Nanoparticles
真空涨落是量子化场的一个基本特征。通常认为，与真空涨落有关的观测需要一个与其他影响很好隔离的系统。在这项工作中，我们证明了量子真空的影响已经可以发生在湿化学制备的简单胶体纳米组装。我们声称，在零点水平的电磁场波动饱和的吸收染料分子自组装在等离子体纳米谐振器的表面。为了发生这种效应，不需要达到等离子体激元和激子之间的强耦合状态。真空诱导饱和（VISA）的这种有趣的效果进行了讨论，在一个简单的量子光学图片，并证明了通过比较混合金核染料壳纳米棒的电磁模拟的光谱。
2020-08-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Giant near-field nonlinear electrophotonic effects in an angstrom-scale plasmonic junction
Institute for Molecular Science, National Institutes of Natural Sciences（国立自然科学研究所分子科学研究所）；Graduate Institute for Advanced Studies, SOKENDAI（综合研究大学院大学）
通过亚埃尺度等离子体接合处实现低电压下的巨量近场非线性电光效应增强。
2025-11-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Time-domain topology optimization of power dissipation in dispersive dielectric and plasmonic nanostructures
提出基于密度的时域拓扑优化方案，利用CCPR模型和伴随场方法优化有损色散纳米结构的功率耗散，并在金硅球形颗粒上验证了可见-紫外波段吸收增强。
2024-07-08 physics.comp-ph physics.optics
Giant optomechanical spring effect in plasmonic nano- and picocavities probed by surface-enhanced Raman scattering
本文利用等离激元纳米腔和皮腔的极端光限域增强光机械耦合，实现巨光弹簧效应，使分子键大幅软化，并驱动集体声子以控制可逆与不可逆化学过程。
2023-11-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
