Surface enhanced circular dichroism spectroscopy mediated by non-chiral nanoantennas
我们从理论上研究了非手性纳米天线存在下手性分子的光物质相互作用。支持光频电或磁偶极子的各向同性纳米结构足以局部增强分子的手性极化率的激发，从而增强其圆二色性光谱。然而，同时电和磁偶极子是必要的，以实现净，空间平均增强。我们的贡献提供了一个理论框架，以了解手性光-物质在纳米尺度上的相互作用，并设置了必要和充分的条件，以提高圆二色光谱在纳米天线的存在。结果可能导致新的，场增强，手性光谱技术。
2012-09-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Demonstration of electron helical dichroism as a local probe of chirality
本文报道了在一种具有手征结构的材料上观察到的电子螺旋二向色性。在类比圆二色性，一种常见的技术分子结构指纹，我们使用纳米制造的分叉衍射光栅，以制备电子涡旋束与相反的轨道角动量入射到金属纳米粒子团簇和后选择为零轨道角动量的最终状态。我们观察到的差异的微分散射概率的轨道角动量转移从相反的旋向入射在手性铝纳米粒子团簇在3.5 $\pm$ 0.8 eV的涡旋。我们认为，所观察到的电子螺旋二向色性是由于表面等离子体激元涡旋的激发。电子螺旋二向色性使得能够在宽能量范围内以前所未有的空间分辨率测量手性。
2015-07-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Coupling Dichroism in Strong-Coupled Chiral Molecule-Plasmon Nanoparticle System
本研究使用RT-TDDFT方法模拟L/D-苯基氨基醇分子与手性铝簇的强耦合系统，揭示了分子与团簇手性对极化激元模式、耦合因子及衰减率的调制作用，为原子尺度手性传感器设计提供依据。
2025-01-31 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Coupled electric dipole model for a Su-Schrieffer-Heeger chain of optically resonant coreshell nanoparticles
International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL)（伊比利亚纳米技术国际实验室）
本文提出利用耦合电偶极子模型研究Si@Ag核心壳纳米颗粒的SSH链，揭示其在共振频率处支持多个拓扑边缘态。
2025-10-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Meso-chiral optical properties of plasmonic nanoparticles: uncovering hidden chirality
King’s College London（伦敦国王学院）
研究揭示了强散射的等离子体纳米颗粒手性可能被常规技术忽略，通过数值和实验验证了meso手性现象，为理解手性在微观与宏观中的联系提供新视角。
2025-09-24 physics.optics
Magnetoelectric Jones Dichroism in Atoms
作者认为，测量磁偶极和电场感生电偶极跃迁振幅之间干涉的原子实验为研究磁电琼斯效应提供了一个有价值的系统。
2003-09-26 physics.atom-ph physics.optics
Surface Enhanced Circular Dichroism by Electric and Magnetic Dipole Resonance of Cross Shaped Nanoholes
等离子体纳米结构与手性分子的近场相互作用在非手性纳米结构中产生圆二色性。诱导圆二色性（ICD）强度比分子固有CD（MCD）大几个数量级，并且通常出现在CD信号易于检测的可视范围（VR）。因此，ICD被认为是一种潜在的方法来检测单分子手性。在这项研究中，十字形纳米孔（CSN）提出了增强MCD信号。结构的最大增强达到分子固有MCD的450倍。通过对表面等离子体共振模式的分析，发现CSN中电偶极子（ED）和磁偶极子（MD）表面等离子体共振（SPR）的重叠是CD增强的关键。进一步研究了结构厚度、纳米孔长短臂长度、纳米孔短臂位移和CSN的周期对圆二色性增强的影响，发现增强因子和CD增强峰的位置可以通过结构参数进行调节
2022-08-03 physics.optics
Multipole plasmons and their disappearance in few-nanometer silver nanoparticles
在电子能量损失谱（EELS）的单个银纳米粒子封装在氮化硅中，我们观察到除了通常的偶极共振的额外的表面等离子体（SP）共振对应于更高的角动量。我们甚至观察到这两个共振的纳米粒子半径小到4纳米，在以前只有偶极共振被假定发挥作用。位于粒子外部的电子束主要激发偶极模式，但当在粒子表面激发时，高阶共振甚至可以主导偶极峰，这是最大EELS信号的通常选择。这使我们能够分别研究两种共振的半径依赖性。对于小于4 nm的粒子，高阶SP模式消失，与广义非局域光学响应（GNOR）理论一致，而偶极共振蓝移超过GNOR预测。与光学光谱不同，多极表面等离子体激元在EELS光谱中非常重要，即使是超小的金属纳米颗粒。
2015-05-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon-Polaritons in Nanoparticle Supercrystals: Microscopic Quantum Theory Beyond the Dipole Approximation
等离子体金属纳米颗粒晶体具有有趣的光学性质。它们达到了超强和深强光-物质耦合的区域，其中光子态需要包括在材料特性的模拟中。我们提出了一个量子描述的超晶体中的等离子体激元，从偶极子和四极激发的纳米粒子的积木和他们的耦合到光子。我们的模型很好地再现时域有限差分模拟的结果。它提供了详细的洞察极化激元状态的出现。以面心立方晶体为例，我们表明，偶极和四极态混合在许多高对称性方向的布里渊区。只有当包括四极子导出的状态时，才可能正确描述等离子体激元和等离子体激元-极化激元能带结构。我们的模型导致纳米粒子超晶体中的耦合强度降低的表达，我们表明，进入深强耦合制度的金属填充分数以上$0.8$。除了等离子体极化激元的能量，我们分析的偶极，四极和光子态的相对贡献，他们的本征函数，并能够证明在深强耦合制度的光去耦。我们的研究结果为更好地理解金属纳米粒子超晶体在超强和深强耦合机制下的量子特性铺平了道路。
2021-04-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Analytical approach to the surface plasmon resonance characteristic of metal nanoparticle dimer in dipole-dipole approximation
本研究主要探讨双粒子相互作用对含有两个相同金属纳米粒子的二聚体表面等离子体共振的影响。考虑到类Drude模型中的偶极-偶极相互作用，推导出了每个NP的介电常数的适当方程。通过对实验数据的分析，考虑了与经典约束相关的有限尺寸纳米颗粒的恢复力，并对该恢复力进行了适当的调整。考虑了激光束电场的两种不同偏振态，结果表明，电场的取向对二聚体的线性光学性质有重要影响。对4 nm和20 nm两种不同直径的金纳米粒子的二聚体进行了数值研究。对于平行极化，偶极-偶极相互作用导致SPR波长红移，峰值增大，而对于垂直极化，结果完全相反。对于所有的情况下，它示出的SPR波长功能相对于的几何因子$a/d$（NP半径的分离）可以提出一个三次方程，适合更好地比指数的建议，由早期的研究，这表明偶极-偶极特性的相互作用。定性地说，我们的结果与其他实验研究吻合得很好。
2020-01-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Circular dichroism induced by Fano resonances in planar chiral oligomers
本文提出了具有旋转对称性的平面手性纳米结构圆二色性的一般理论。它表明，分析，入射场的偏振的手性可以控制纳米结构是否引起吸收或散射损失，即使当总的光学损失（消光）是偏振无关的。我们表明，这种效果是模式干涉的结果，使强圆二色性的吸收和散射可以通过结合Fano共振与平面手性纳米粒子簇设计。
2015-10-27 physics.optics
Coulomb and quenching effects in small nanoparticle-based spasers
我们数值研究了模式混合和增益分子之间的直接偶极-偶极相互作用对具有金属核和掺杂染料的电介质壳的小复合纳米颗粒中的spasing的影响。结合麦克斯韦-布洛赫方程和格林函数，计算了不同增益密度下的激光频率和阈值粒子数反转。我们发现非共振等离子体激元模的增益耦合对脉冲阈值的影响可以忽略不计。相比之下，直接偶极-偶极耦合通过引起增益分子的激发频率的随机移位而阻碍在小系统中达到spasing阈值。考虑到这些影响，我们确定了一个参数空间区域，在该区域中可以发生spasing。
2016-02-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Non-Hermitian physics of levitated nanoparticle array
该研究受双悬浮纳米颗粒可实现可调非互易偶极相互作用的启发，提出悬浮纳米颗粒阵列作为非厄米物理研究平台，通过非布洛赫能带理论揭示其丰富动力学相与连续谱能带自交叉等特性。
2023-10-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Imaging the dipole scattering of an optically levitated dielectric nanoparticle
我们使用高数值孔径（NA）成像系统实验观察纳米粒子的偶极子散射。光学悬浮的纳米颗粒提供了没有颗粒-基底相互作用的环境。我们照射的二氧化硅纳米粒子在真空中与532 nm的激光束正交的1064 nm的捕获激光束的传播方向强烈聚焦的相同的高NA物镜用于收集散射，这导致在黑暗的背景和高的信噪比。通过测量当我们旋转照射光偏振时在图像和傅立叶空间（k-空间）中的散射光分布来研究入射激光的线偏振引起的纳米颗粒的偶极子取向。当纳米粒子的偶极取向沿显微镜物镜的光轴对齐时，观察到特殊情况下的偏振涡旋（矢量光束）。我们的工作为研究Kerker条件下的散射各向异性提供了一个重要的平台。
2021-07-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Giant and Flexible Toroidal Circular Dichroism from Planar Chiral Metasurface
该研究提出仅含平面层的双层手性超表面，通过双层偏移调控圆偏振入射下的环向偶极矩激发，实验实现高达0.69且可定量调节的本征环向圆二色性。
2025-01-10 physics.optics
Circular dichroism mode splitting and bounds to its enhancement with cavity-plasmon-polaritons
区分不同旋向手性分子的能力对于化学和生命科学具有重要意义。由于大多数相关手性分子在UV区域具有其手性跃迁，因此检测其圆二色性（CD）信号与在该光谱范围内进行光学测量的实际实验挑战相关联。为了解决这个问题，在这里，我们研究的可能性转移CD信号的模型手征介质达到强耦合制度与光学微腔。具体来说，我们表明，通过强耦合手性等离子体纳米粒子的非手性法布里-珀罗微腔可以印上的混合模式分裂，强耦合系统的标志，耦合系统的CD光谱，从而有效地转移模型系统的手征共振到较低的能量。我们首先预测的效果，使用解析传输矩阵法以及数值时域有限差分（FDTD）模拟。此外，我们证实了理论预测的有效性，在涉及手性等离子体纳米粒子耦合到法布里-珀罗微腔的原理验证实验。
2019-09-13 physics.optics
Surface Enhanced Circular Dichroism by Quadrilateral Arranged Nanoholes
圆二色性（CD）是右旋和左旋圆偏振光的吸收差异。圆二色性（CD）光谱技术是检测分子手性的重要工具，但分子的圆二色性（MCD）较弱，且总是出现在比可见光（VR）噪声更大的紫外（UV）区。等离子体纳米结构与手性分子近场相互作用产生的诱导圆二色性（ICD）提高了分子手性的检测限，通常出现在VR中。在这项研究中，四边形排列的纳米孔（QAN）提出了提高MCD。该结构实现的最大增强约为MCD的200倍。进一步解释了分子偶极对电场对称性破缺产生ICD的机理。通过对电偶极子和磁偶极子共振模式的分析，研究了表面等离子体共振（SPR）模式对ICD的影响。发现ICD由于QAN周围ED和MD共振的重叠而增强。此外，我们还探讨了结构厚度、空穴长度和周期长度对MCD增强的影响
2022-08-03 physics.optics
Large Enhancement of Circular Dichroism Using an Embossed Chiral Metamaterial
在手性纳米结构附近，由于与局部超手性场的相互作用，生物分子的圆二色性可以大大增强。先前已经报道了使用具有一些手性性质的平面超材料和非手性纳米颗粒适度增强光学活性。在具有三维排列的手性纳米结构的局部场中可以实现更显著的手性增强。使用压印手性纳米结构设计的手性光学传感，我们测量的圆二色性光谱的两个生物分子，叶绿素A和B，在分子水平上，使用一个简单的偏振分辨反射测量。该实验是第一次实现共振表面增强圆二色性，通过将强手性超材料的手性共振与手性分子的手性共振相匹配来实现，从而从单层手性材料中产生前所未有的大差分CD光谱。
2016-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
Generalized coupled dipole method for thermal far-field radiation
我们介绍了一个多体理论的热远场发射的偶极电介质和金属纳米粒子在衬底附近的波动电动力学的框架内。我们的理论模型包括定义每个纳米颗粒的温度，衬底温度和背景热辐射的温度，分别的可能性。为了证明我们的方法的多功能性，我们应用它在一个示例性的方式，通过讨论平面SiC和Ag衬底上的SiC和Ag纳米颗粒的四个粒子组件的热辐射。此外，我们使用离散偶极子近似来确定在自由空间和接近衬底的球形纳米粒子的热发射。最后，作为另一个例子，计算的热远场辐射的一个尖锐的硅尖接近SiC衬底使用离散偶极子近似，包括近场散射的尖端以及尖端的热发射和贡献的衬底，这是部分地被尖端阻挡。
2022-05-20 cond-mat.mes-hall 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
Quantised orbital angular momentum transfer and magnetic dichroism in the interaction of electron vortices with matter
在最近的实验实现的电子涡旋，我们认为它们与物质的相互作用，特别是在电子能量损失谱的背景下，轨道角动量的转移，和最近观察到的二向色性在薄膜磁化铁样品。在电偶极近似下，电子涡旋与原子内部电子型运动以及原子的质心运动之间确实存在轨道角动量交换.这与光学涡旋的情况形成对比，在光学涡旋中，这种转移仅发生在涉及比偶极子高的多极子的过渡中。解释了观测到的二向色性的物理基础。
2012-02-07 physics.optics quant-ph
Terahertz Magnetic Modulator based on Magnetically-Clustered Nanoparticles
悬浮在液体中的磁性纳米颗粒（铁磁流体）的随机取向导致净磁取向为零。外部磁场倾向于将它们排列成簇，导致传播波上的强线性二向色性。使用10 nm的Fe3O4，我们在实验上实现了一个偏振敏感的磁调制器工作在太赫兹波长。我们达到了66%的调制深度使用35 mT的字段。所提出的概念提供了一个解决方案，对基本的太赫兹磁调制器。
2014-09-17 physics.optics
Impact of interparticle dipole-dipole interactions on optical nonlinearity of nanocomposites
本文研究了偶极-偶极相互作用对半导体纳米颗粒嵌入体介电基质中的随机分布系统的非线性光学性质的影响。这种效应是由系综中净偶极场的非零方差引起的。得到了描述偶极-偶极耦合对非线性介电常数贡献的解析表达式。导出的关系适用于整个范围的纳米粒子体积分数。的因素进入的贡献，并取决于配置的偶极子计算几种情况下。结果表明，对于不同的偶极子排列方式，这种贡献的相对变化不超过1/3。
2013-09-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon-Plasmon Interaction in Nanoparticle Assemblies: Role of the Dipole-Quadrupole Coupling
该研究针对纳米颗粒组装体中等离激元能量色散问题，构建了同等考虑偶极与四极模式的极简模型，通过半解析Bogoliubov变换得到实验相关能带，定量明确了模型适用范围，揭示了小间距下布里渊区中心的四极贡献主导性。
2025-09-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Interaction Between an Optically Levitated Nanoparticle and Its Thermal Image: Internal Thermometry via Displacement Sensing
我们提出并从理论上分析了一个实验，其中在表面前的光悬浮纳米颗粒的位移传感可以用来测量纳米颗粒和其热图像之间的诱导偶极-偶极相互作用。这是通过使用对捕获光透明但对红外辐射反射的表面来实现的，其反射率可以被时间调制。这种偶极-偶极相互作用依赖于由二氧化硅纳米颗粒发射的热辐射，其具有足够的时间相干性以使反射的辐射与偶极的热波动相关。所产生的力比热梯度力强几个数量级，并且对于大于两微米的颗粒到表面的距离，它强烈地取决于纳米颗粒的内部温度。我们认为，使用表面前悬浮纳米颗粒的位移传感作为内部温度计在实验上是可行的。实验访问的内部物理的悬浮纳米粒子在真空中是至关重要的理解的限制，退相干造成目前的努力致力于制备纳米粒子在宏观量子叠加态。
2023-02-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Is magnetic chiral dichroism feasible with electron vortices?
我们讨论了磁量子数的选择规则所提出的用聚焦电子涡旋探针探测磁跃迁的可行性。我们从理论上估计的二向色性信号强度在L $_{2,3}$边缘的铁磁d金属。它表明，在现实条件下，二向色性信号是不可检测的纳米粒子大于~1 nm。这是证实了一个关键的实验与纳米尺寸的漩涡。
2013-05-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
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
Unidirectional scattering induced by the toroidal dipole moment in the system of plasmonic nanoparticles
纳米颗粒对电磁波的单向后向和前向散射通常被解释为常规多极矩的干涉（即，电和磁偶极、电四极等）。环形偶极矩在单向散射中的作用通常被忽略。在这项工作中，我们研究了三个等离子体纳米球系统的单向散射。结果表明，单向后向散射是由于环向偶极矩与其它常规多极矩的干涉引起的。在某些特定的结构下，可以实现可调谐的初级后向和前向散射。我们的结果可以在纳米天线的设计中找到应用。
2016-12-12 physics.optics
Plasmonic modes in periodic metal nanoparticle chains: A direct dynamic eigenmode analysis
我们展示了一个有效的本征分解方法分析金属纳米颗粒链中的导模。该方法的优点是可以同时显示色散关系和模式质量。它还可以分离材料和几何性质，因此其效率不依赖于材料极化率的复杂性。应用该方法分析了单金属链和双金属链的导模。更准确的动态偶极极化率通常给出一个红移与广泛使用的准静态偶极极化率与辐射校正的结果相比。
2006-10-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Superchiral photons unveil magnetic circular dichroism
偏振相关的光子光谱（二向色性）使用信号增强超手性光束被证明是敏感的样品的磁特性，而以前的调查探索的电荷类手性样品的电子特性。在揭示观察磁性圆二色性（MCD）的潜力的过程中，我们强调了使用Borrmann效应，扭曲光束和超手征光束的光谱之间的亲和力。在量子力学理论中使用有效的波矢，将上述光谱学统一起来，大大提高了我们对它们优点的理解。利用超手征光束的有效波矢，从电偶极-磁偶极（E1-M1）和电偶极-电四极（E1-E2）吸收事件导出自然圆二色性（NCD），从电四极-电四极（E2-E2）吸收事件导出MCD。根据我们的计算，超手征光束的信号增强对于用户来说是直接的增益，因为NCD和MCD在其他方面与圆偏振光束完全相同。我们的分析表明，E2-E2的增强优于所考虑的奇偶事件。所有二向色信号中的电子自由度都封装在原子多极中，这些原子多极经常用于几种既定实验技术的理论解释中。
2018-10-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Reactive helicity and reactive power in nanoscale optics: Evanescent waves. Kerker conditions. Optical theorems and reactive dichroism
提出了复螺旋定理。它构成了一个新的法律，规则的建立反应螺旋通过其零时间平均流量。它的虚坡印亭动量帐户的吸积无功功率，说明：倏逝波和磁场从磁介电偶极纳米粒子散射。至于前者，我们表明，它的反应螺旋性可以通过实验观察到，因为我们引入了反应自旋动量和反应轨道动量，我们表达的虚场动量，其横向分量产生的磁电粒子上的光学力，如我们所示，可能会超过，并可以区分，由于所谓的非凡的动量已知的力量。我们还发现了这样的磁电粒子上的非保守力，作用在倏逝波的衰减方向上，并且也可以从标准梯度力中区分出来，从而使得波场的无功功率也是可观察的。关于磁电纳米粒子的光散射，我们建立了两个光学定理，支配吸积的反应螺旋度和反应功率的消光入射波螺旋度和能量。像一个核总-内部加上外部-无功功率是在一个共振散射功率的根源，我们表明，零总反应螺旋度的基础上的共振散射螺旋度。第一个Kerker条件，即粒子在圆偏振光照射下成为对偶粒子，我们证明了一个核的总散射反应螺旋度。和排放。我们发现了一个歧视性的性质的反应螺旋度的手性光入射到手性纳米粒子的激发外部反应功率。这对于光学近场对映体分离，我们称之为反应二向色性。
2021-09-22 physics.optics
Toroidal dipole induced transparency for core-shell nanoparticles
我们研究了球形纳米粒子的散射特性，采用笛卡尔多极展开方法，其中包括辐射环形多极。结果表明，环形偶极子，这是可以忽略不计的长波长近似下，可以激发内的高介电常数的介电纳米粒子和显着影响的光学制度中的散射分布。我们进一步揭示了核壳等离子体纳米粒子的散射相干性可以分为两类：i）粒子内部没有有效多极激发的平凡透明性，ii）由感应电多极子和环形多极子的相消干涉引起的非平凡透明性。环形矩的引入为近场和远场纳米粒子散射的研究提供了新的视角，这可能会为许多相关的应用提供新的思路，如生物传感，纳米天线，光伏器件等。
2015-01-30 physics.optics
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
Electric quadrupole and magnetic dipole coupling in plasmonic nanoparticle arrays
理论研究了电偶极矩沿晶格波传播方向的等离子体纳米粒子阵列中的集体共振。分析了金纳米粒子的电四极矩和磁偶极子矩在阵列共振特性中的作用。我们进行耦合多极方程的半解析计算和严格的数值模拟，通过改变颗粒的大小和形状（球体和磁盘）来改变电和磁多极的贡献。考虑了均匀和非均匀环境中的阵列。我们发现，即使是非常弱的非共振EQ和MD时刻的一个单一的粒子显着增强的周期性晶格集体（晶格）共振激发的波长。重要的是，我们表明，在无限阵列中，纳米粒子的EQ和MD矩耦合，并影响彼此的共振贡献。我们还表明，在晶格共振波长，增强的EQ和MD时刻的反射的贡献相当于偶极子的反射显着减少，并提供了满足广义Kerker条件的反射抑制。
2018-02-22 physics.optics
Green Tensor Analysis of Lattice Resonances in Periodic Arrays of Nanoparticles
当以周期性几何形状排列时，金属纳米结构的阵列能够支持被称为晶格共振的集体模式。这些模式源自阵列元件之间的相干多重散射，产生非常强且光谱窄的光学响应。在这里，我们表明，由于它们的集体性质，金属纳米颗粒的周期性阵列的晶格共振可以介导放置在阵列附近的偶极发射器之间的有效的远程耦合。具体来说，我们使用耦合偶极子的方法，计算连接两个点的阵列的格林张量，并分析其频谱和空间特性。该量表示当由位于另一个位置的单元偶极子发射器激励时，由阵列在给定位置处产生的电磁场。我们发现，当晶格共振被激发时，格林张量是显着更大，衰减速度更慢的距离比真空的格林张量。因此，除了推进晶格共振的基本理解，我们的研究结果表明，纳米结构的周期性阵列能够增强偶极发射体集合之间的长程耦合，这使得它们成为一个有前途的应用平台，如纳米级能量转移和量子信息处理。
2021-10-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coherent control of levitated nanoparticles via dipole-dipole interaction
本研究提出双悬浮纳米粒子耦合系统方案，通过调制捕获激光相位和粒子间距诱导非互易耦合，实现热压缩态、随机相位相干态的高保真传输，并借助反馈非线性与参量驱动达成同时双稳态，可应用于量子信息等领域。
2024-04-15 physics.optics quant-ph
Magnetoelectric Exceptional Points in Isolated All-Dielectric Nanoparticles
本研究揭示非球形电介质纳米颗粒的电磁波散射与非厄米系统奇异点相关，推导谐振强耦合条件，证实形状对称性破缺可调控磁电奇异点，还发现衬底可额外调谐奇异点位置，为折射率传感提供新途径。
2023-06-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Multiresonances of quasi-trapped modes in metasurfaces based on nanoparticles of transition metal dichalcogenides
研究了含孔MoS $_2$圆盘中双各向异性偶极响应同步激发的准陷阱模多重多共振的偏振控制特性。使用解析多极分析的数值计算，我们表明，存在一个强大的光学各向异性的MoS $_2$纳米粒子提供了一个额外的自由度，并允许观察几个共振的电和磁偶极子一次在一个狭窄的光谱范围。基于模拟结果，我们得到了具有孔洞的MoS $_2$圆盘的偶极极化率随频率的变化关系，这使得人们能够区分非局域和双各向异性偶极响应的贡献，并在近红外范围内具有几个特征。利用单个纳米粒子的极化率谱和应用调谐策略，设计了在窄光谱范围内同时支持三个准陷阱模式共振的MoS $_2$超颖表面。这些共振之一对应于1550 nm的电信波长。MoS $_2$超颖表面的光反射光谱的特征在于对应于准陷阱模式的波长的三个窄带凹陷。结果表明，在正交的超颖表面上正常入射的波的偏振的变化导致在每个MoS $_2$磁盘中激发的双各向异性响应的类型的变化，并在接近初始值的波长处的超颖表面的反射光谱中的其他三个功能的激发。
2022-12-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon oscillations in ellipsoid nanoparticles: beyond dipole approximation
在准静态近似下研究了金属三轴椭球纳米粒子的等离子体激元振荡。本文提出了一种求解任意多极阶等离子体激元振荡势和频率的解析表达式的一般方法。导出了前24个模式的电势和等离子体激元振荡频率的解析表达式。其他高阶等离子体激元模式进行了数值研究。
2008-11-25 physics.chem-ph 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
Plasmons in two-dimensional lattices of near-field coupled nanoparticles
我们认为等离子体超颖表面构成的任意周期性排列的球形金属纳米粒子。每个纳米颗粒支持三个简并偶极局域表面等离子体（LSP）共振。在粒子间距离远小于与LSP相关的光学或近红外波长的情况下，后者通过偶极-偶极相互作用耦合并形成在整个超颖表面上延伸的集体等离子体模式。在一个哈密顿模型，我们解决了，我们推导出一般表达式，使我们能够提取解析的准静态等离子体色散的集体模式内的平面和垂直于平面的元表面极化。重要的是，我们的方法不仅允许我们考虑任意的布拉维晶格，还允许我们考虑具有非平凡拓扑性质的非布拉维二维超晶，例如，蜂窝或李布晶格。此外，使用一个开放量子系统的方法，我们认为微扰耦合的集体等离子体的光子和粒子-空穴的环境，这导致，分别辐射和非辐射的频率偏移和阻尼率，我们提供封闭形式的表达式。辐射频移，当添加到准静态色散关系，提供了一个近似的分析描述的集体等离子体激元的完全延迟的能带结构。虽然它是诱人的，使我们考虑和他们的电子紧束缚等价物的各种系统之间的直接类比，我们严格审查如何远程延迟和各向异性性质的偶极-偶极相互作用可能定量和定性修改的基本能带结构，并讨论其实验的可观测性。
2020-07-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Control of the stability and soliton formation of dipole moments in a nonlinear plasmonic finite nanoparticle array
我们进行了数值分析的有限的纳米颗粒阵列，其中的横向偶极偏振激发的均匀光场。考虑到线性长程偶极-偶极相互作用和粒子的立方偶极非线性，有限数目纳米粒子阵列的稳定性特征与无限数目纳米粒子阵列的稳定性特征相比需要进行修正。在双稳态曲线的低分支中发现了一个临界点，超过该临界点，对于有限数量的纳米颗粒，低分支变得不稳定。详细研究了外场强度和失谐频率对该临界点的影响。当粒子总数接近无穷大时，我们的结果变得与无穷大粒子系统的结果相似[cf.参考文献32]。值得注意的是，适当的外光场，形成暗偶极孤子。此外，当尺度失谐量取适当值时，形成了由两个粒子组成的双孤子（DMDS）。由于其宽度非常小，在亚波长高精度探测方面具有潜在的应用前景。
2014-11-17 nlin.PS physics.optics
Gain-controlled directional scattering in core-shell nanoparticles mediated by magnetic toroidal dipoles
Universidade Federal de Alfenas (UNIFAL-MG)（阿尔菲纳斯联邦大学）
研究核壳纳米粒子中磁环偶极子介导的增益控制定向散射，利用洛伦兹 - 米氏理论，通过在介电芯引入光学增益，实现对近场和远场散射的控制，发现系统随增益变化的散射转变及相关特性，确定其为纳米系统定向散射的可调机制。
2026-07-14 physics.optics
Lateral forces on nanoparticles near a surface under circularly-polarized plane-wave illumination
光学力允许操纵小颗粒和控制纳米光子结构与光束。在这里，我们描述了一个反直观的横向光学力作用于粒子放置在基板上，均匀的平面波照明下，没有任何场梯度。我们表明，在圆偏振照明下，纳米粒子经历的偶极，自旋敏感的散射的结果的横向力，与其他光学力的幅度相当。为此，我们严格计算的力所经历的圆极化偶极子辐射以上的表面。与线性极化偶极子不同，平行于表面的力分量可以存在，这是由在表面处激发的单向导模的反冲和/或由偶极子-偶极子与诱导的镜像偶极子的相互作用引起的。这些结果已在会议[1]和[2]中介绍和讨论。
2015-04-14 physics.optics
Observation of strong and tunable light-induced dipole-dipole interactions between optically levitated nanoparticles
本研究在光学悬浮纳米粒子阵列中观测到强且可调的光诱导偶极-偶极相互作用，其源于光场相位相干性，并可通过偏振控制实现静电耦合，为可编程多体系统奠定基础。
2022-03-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Radiative heat transfer between metallic nanoparticles
在这封信中，我们研究了近场和远场两个纳米粒子之间的辐射传热。我们发现，电介质颗粒的热传递主要是由电偶极-偶极相互作用，金属纳米颗粒的热传递主要是由磁偶极-偶极相互作用。我们引入极化率公式适用于任意值的趋肤深度。虽然金属和介电纳米粒子的传热机制是不同的，我们表明，距离依赖性是相同的。然而，热通量对颗粒半径的依赖性是不同的。
2008-03-06 physics.atm-clus physics.class-ph physics.optics
Static SERS with near-minus-one-epsilon substrate
Institute for Theoretical and Applied Electromagnetics（理论与应用电磁学研究所）；Dukhov Research Institute of Automatics (VNIIA)（杜霍夫自动技术研究研究所（VNIIA））；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）
本文提出了一种基于近负一介电常数基底的SERS增强机制，通过纳米粒子与分子间的偶极子辐射增强Raman信号，实现SERS强度提升10000倍。
2026-05-08 physics.optics
Simultaneous Measurement of Circular Dichroism and Circular Differential Scattering
Mississippi State University（密西西比州立大学）；Seoul National University（首尔国立大学）；University of Central Florida（中佛罗里达大学）
本文开发了一种双通道光谱仪，通过散射光谱匹配方法实现同一溶液中圆二色性（CD）和圆差分散射（CDS）光谱的同时获取，并首次实验展示了两种光谱的同步采集。
2026-05-27 physics.optics
Optical vortex dichroism in chiral particles
圆二色性是手性粒子对右旋和左旋圆偏振光的吸收率差。传递轨道角动量（OAM）的光学涡旋具有与其波前顺时针或逆时针扭曲相关的手征性。在这里，它是强调，无论是定向和随机取向的手征粒子吸收光子从扭曲的光束在不同的速率取决于是否通过偶极耦合方案的涡旋扭曲到右边或左边。这与以前的研究相反，研究偶极耦合与涡模式在傍轴近似，并没有表现出这样的手征灵敏度的涡旋：只有在定向介质中，电四极耦合有助于由于吸收的光学活性效应这样的机制存在于傍轴涡。这项工作中强调的方案的明显区别是考虑了纵向场，即使在偶极相互作用期间也允许OAM传输。由于涡旋二向色性在随机取向的手性颗粒集合中持续存在，该机制在化学和生物化学应用中具有明显的优势，其中所研究的系统总是在液相中。此外，结果被放入上下文中的可量化的光学手性，强调光学OAM实际上可以增加电磁场的光学手性密度。
2021-03-11 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Orbital angular momentum control of third-harmonic generation and vortex dichroism in isotropic media
University of East Anglia（东英吉利大学）
研究通过聚焦拉盖尔高斯光束在各向同性介质中实现第三谐波生成，并揭示涡旋双折射的产生机制，展示了轨道角动量作为非线性光谱学新控制参数的作用。
2026-03-27 physics.optics
Resonant Raman Scattering from Silicon Nanoparticles Enhanced by Magnetic Response
高折射率介电纳米粒子的光学响应的增强归因于它们的Mie型磁共振和电共振的激发。在这里，我们研究了晶体硅纳米粒子的拉曼散射，并揭示了磁偶极子模式有更强的散射比相同的顺序的电模式的影响。我们实验证明了140倍的增强拉曼信号从个别硅球形纳米粒子在磁偶极共振。我们的研究结果证实了亚波长介电纳米颗粒的光致磁响应对于增强光-物质相互作用的重要性。
2016-01-14 physics.optics
Long-Range Dipole-Dipole Interactions Enabled with Guided Plasmons of Matched Nanoparticle-on-Mirror Antenna Pairs
本文设计匹配的纳米颗粒-镜面天线对，利用表面等离激元极化激元导向偶极-偶极相互作用，实现约10波长长程DDI增强，为纳米尺度长程DDI现象研究提供测试平台。
2025-01-31 physics.atm-clus physics.optics
Relaxation of a Quantum Emitter Resonantly Coupled to a Metal Nanoparticle
当局域表面等离子体模式通过与激发的量子偶极子的共振耦合被激发时，量子偶极子发射体附近的金属纳米颗粒的存在显著地改变了弛豫动力学：它不再由指数衰减描述，而是表现出阶梯状行为。这种弛豫过程的主要物理结果是，发射主要由金属纳米颗粒决定，具有相当大的延迟。大量的系统参数在我们的分析描述打开了新的可能性，控制量子发射动力学。
2013-11-21 physics.optics
