Near-field radiative heat transfer between twisted nanoparticle gratings
研究了两个扭曲的有限尺寸极性介质纳米颗粒光栅之间的近场辐射换热。与以前的研究相同的配置，我们不依赖于任何近似的有效介质理论来描述光栅。利用全多体辐射传热理论研究了光栅的尺寸、间距和相对取向对辐射热流的影响。通过改变扭转角$θ$，我们表现出显着的热导$G(θ)$的振荡，由于光栅的正方形和圆形的尺寸效应。光栅之间的距离和扭曲相关的耦合占辐射热传导的强烈和特征调制与能量管理，传感和NEMS/MEMS器件的影响。
2020-08-08 cond-mat.mes-hall
Giant resonant radiative heat transfer between nanoparticles
我们发现，周期性的多层结构允许大幅提高纳米粒子之间的近场辐射传热。特别地，当两个纳米颗粒放置在多层结构的每一侧上时，在相同的颗粒间距离下，所得的热传递比不存在多层结构的情况高五个数量级以上。这种增强发生在一个广泛的距离范围内，是由于这样的事实，即中间多层结构支持双曲声子极化激元的关键特征，即I型和II型Reststrahlen带的边缘频率彼此一致，在一个非常接近粒子共振的值。这允许与纳米颗粒共振的非常高k的消逝模式。我们的预测可能与纳米级能源的有效管理有关。
2019-07-26 cond-mat.mes-hall
Validity of kinetic theory for radiative heat transfer in nanoparticle chains
在支持表面极化激元的密集纳米颗粒链中，近场电磁耦合导致集体效应和超普朗克热辐射交换。研究人员主要使用两种分析方法来计算这些系统中的辐射热传递：波动电动力学，它直接将波动的热流纳入麦克斯韦方程组，以及动力学方法，其中色散关系为玻尔兹曼输运方程提供模式和传播长度。在这里，我们比较两种方法的结果，以确定制度中的动力学理论是有效的，并解释不同的结果在其有效性的文献。使用这两种方法，我们计算纳米颗粒链的扩散辐射热导率。我们表明，动力学理论是有效的，波动电动力学的预测相匹配时，传播长度大于粒子间距。
2019-04-17 cond-mat.mes-hall
Resonant enhancement of the near-field radiative heat transfer in nanoparticles
我们数值研究了静态磁场辅助下球形InSb纳米颗粒与SiC平面之间的辐射换热。通过改变所施加的磁场的值，纳米球的介电函数由于磁等离子体激元的激发而变得各向异性。在偶极近似中，粒子的等离子体共振分裂成两个额外的卫星共振，随着场的增加，它们向更高和更低的频率移动。当其中一个粒子共振与SiC表面的声子极化激元频率重叠时，获得两个数量级的传热增强。为了理解调谐的辐射传热，我们提出了一个详细的分析的性质的模式，可以激发（表面，散装，双曲线）。
2022-03-06 cond-mat.mes-hall
Charge Mobility and Dynamics in Spin-crossover Nanoparticles studied by Time-Resolved Microwave Conductivity
我们使用无电极时间分辨微波电导（TRMC）技术来表征自旋交叉（SCO）纳米粒子。研究表明，TRMC是一种简单而准确的方法，可以同时测定SCO化合物的磁性和纳米尺度上的电荷输运信息。从液氮温度到360 K的低自旋态，TRMC测量结果在迁移率和半衰期上呈现两个明确的区域，在225 K附近具有相似的转变温度TR。在TR以下，与电荷载流子的短寿命相关联的无激活制度指向浅陷阱态的存在。在TR以上，这些状态被热释放，产生热激活的跳跃机制，其中较长的跳跃增加了迁移率，并且伴随着势垒能量。活化能可能来自复杂的贡献，如极化自定位，但也从动态无序由于声子和/或热波动的SCO部分。
2018-03-02 cond-mat.mes-hall
Radiative thermal switch exploiting hyperbolic surface phonon polaritons
我们研究了两个纳米粒子之间的辐射热通量在附近的自然双曲线材料hBN与其光轴平行的界面取向。我们表明，纳米粒子之间的热通量可以有效地调制时，由于耦合到hBN的高度定向的双曲表面模式旋转的纳米粒子。最后，我们讨论了这种效应的厚度和距离依赖性。
2021-06-24 cond-mat.mes-hall
Heat Transport Through Plasmonic Interactions in Closely Spaced Metallic Nanoparticles Chains
我们报告了一个数值研究的热传递通过一维阵列的金属纳米粒子紧密间隔在主机材料。我们的模拟结果表明，多极相互作用发挥了至关重要的作用，通过集体等离子体激元的热输运。分别计算了等离子体热导率和在弹道和扩散状态下的热导率。(a)使用Landauer-Buttiker形式主义，我们已经发现，当主机材料的介电常数取正值，多极相互作用大大提高了几个数量级的集体等离子体激元的弹道热导相比，一个经典的偶极链。相反，当主体材料介电常数取负值时，我们已经证明了非弹道多极模式的存在，这种模式会消除通过链的传热。(b)利用动力学理论，我们还研究了链在扩散近似下的热行为。我们已经表明，金属纳米颗粒链的等离子体热导率可以达到体金属热导率的1%。这一结果可以解释在许多胶体悬浮液（所谓的纳米流体）中观察到的异常高的热导率。
2008-01-24 cond-mat.mes-hall
The role of lighter and heavier embedded nanoparticles on the thermal conductivity of SiGe alloys
我们已经使用了原子{ \it从头算}的方法，没有可调参数计算的晶格热导率的Si $_{0.5}$ Ge $_{0.5}$与嵌入的Si或Ge纳米颗粒的直径高达4.4 nm的低浓度。通过精确的格林函数计算的纳米粒子的散射率，我们发现，嵌入在$\text{Si}_{0.5}\text{Ge}_{0.5}$的Ge纳米粒子提供比嵌入Si纳米粒子低20%的热导率。这与玻恩近似相反，玻恩近似预测两种情况下的减少量相等，而不管质量差的符号。尽管存在这些差异，我们发现玻恩近似仍然表现得非常好，它允许调查更大的纳米颗粒尺寸，直径高达60 nm，不可行的确切方法。
2011-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Radiative heat transfer between nanoparticles: shape dependence and three-body effect
研究了粒子形状对三体系统辐射换热的影响。研究发现，在三体系统中，两个纳米粒子之间的辐射热流可以通过第三个粒子的形状来调节。特别是，我们表明，热通量是非常敏感的颗粒形状和轻微的形状不匹配的结果，无论是增强或抑制热通量。
2016-09-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Molecular dynamics study of the thermal conductivity in nanofluids
利用平衡态（EMD）和非平衡态（NEMD）分子动力学模拟计算了纳米流体在不同体积分数下的导热系数。Green-Kubo形式主义用于EMD模拟，而净热通量施加在系统上用于NEMD模拟。纳米粒子-纳米粒子、流体-流体和流体-纳米粒子的相互作用均采用Lennard-Jones势。将经验参数添加到势的吸引部分以控制纳米颗粒的亲水性，从而控制纳米颗粒在基础流体中的分散程度。结果表明，纳米颗粒的聚集对纳米流体的电导率没有可测量的影响。体积分数为2%和3%的纳米流体显示出相对于本体流体的增强的导电性。令人惊讶的是，具有较高体积分数的纳米流体没有显示出任何导电性的增强。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.comp-ph
Radiative Heat Transfer Between Core-Shell Nanoparticles
在具有核-壳纳米颗粒的系统中的辐射热传递不仅可以表现出其组分的不同物理性质的组合，而且还可以表现出由核和壳组分的协同性质引起的进一步增强的性质。我们研究了两个核壳纳米颗粒（CSNPs）之间的热导。电、磁偶极矩对热导的贡献敏感地依赖于核和壳的材料，并可通过核尺寸和壳厚度进行调节。我们预测Au@SiO2 CSNP二聚体中的辐射传热（即，二氧化硅涂覆的金纳米颗粒）与裸Au纳米颗粒相比可以增强几个数量级。然而，SiO2@Au CSNP之间的传热可能减少几个数量级（即，二氧化硅作为核和金作为壳）的纳米颗粒的比未涂覆的SiO2纳米颗粒的更大的密度。
2018-10-03 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
A coupled harmonic oscillator model to describe the near-field radiative heat transfer between nanoparticles and planar surfaces
当由支持表面模式的材料制成的两个物体彼此紧密接近，使得它们之间的真空间隙小于辐射的热波长时，表面模式之间的耦合为发生热传递提供了重要的通道，这不同于由长距离传播的电磁波介导的热传递。事实上，热传递超过普朗克黑体极限几个数量级，因此已被用于几个能源应用，如近场热光伏系统。这种近场辐射热交换已被传统地和成功地描述使用波动电动力学原理。在这里，我们描述了一个交替耦合谐振子模型的方法，可用于模拟表面模式之间的耦合，从而产生的近场热传递。我们应用这一理论来估计近场热传递的配置的两个金属纳米颗粒和两个平面金属表面和比较的结果与波动电动力学理论的预测。
2018-10-05 cond-mat.mes-hall
Interaction of single molecules with metallic nanoparticles
我们从理论上研究了单分子与金属纳米粒子之间的相互作用。我们开发了一个通用的量子力学描述的辐射和非辐射衰减通道的增强位于近场政权的金属纳米粒子的分子的计算。使用边界元方法的方法，我们计算几个纳米粒子形状的散射率。我们还介绍了本征模展开和量子化计划的表面等离子体，这使我们能够分析的散射过程中简单的物理条款。一个直观的解释给出了大的量子产率的准一维和二维纳米结构。最后，我们简要地讨论了共振Foerster能量转移的存在下的金属纳米粒子。
2008-01-25 cond-mat.mes-hall
Metasurface-mediated anisotropic radiative heat transfer between nanoparticles
超材料表面是超材料的二维对应物，由于其具有负折射、双曲色散、易逝谱控制等优良特性，近年来引起了人们的广泛关注。在这项工作中，我们提出了一个理论模型的近场辐射热传递（NFRHT）在两个纳米粒子之间的各向异性超颖表面的存在。具体来说，我们将超颖表面设置为石墨烯条（GS）的阵列，因为它是实现任何超颖表面拓扑的理想平台，从各向同性到双曲传播。我们表明，两个纳米颗粒之间的NFRHT不仅可以显着放大，当它们被放置在GS附近，但也被调节了几个数量级。在这种结构中，各向异性的表面等离子体激元（SPPs）支持的GS被激发，并提供了一个新的通道的近场能量传输。我们分析了两个纳米粒子之间的电导如何取决于GS的取向，结构参数和化学势，颗粒表面或颗粒表面的距离，通过清楚地识别各向异性SPP的特性，如色散关系，传播长度和衰减长度。我们的研究结果提供了一个强有力的方式来调节粒子系统中的能量传输，同时反过来，开辟了一条途径，探索各向异性光学性能的超颖表面的基础上测量的传热性能。
2019-03-20 cond-mat.mes-hall
The radiative heat transfer between a rotating nanoparticle and a plane surface
基于微观的方法，我们提出了一个拉格朗日的组合系统的旋转电介质纳米粒子以上的平面表面的电磁真空波动的存在下。在正则量子化的框架下，在描述纳米颗粒和具有平面界面的半无限电介质的电介质场的存在下，电磁真空场被量子化。当纳米粒子的旋转频率为零或远小于其弛豫频率时，得到了旋转纳米粒子吸收的辐射热功率，其结果与前人的结果一致。从转动频率的角度重新考察和讨论了近场效应。由纳米颗粒吸收的辐射热功率为众所周知的峰值频率，绘制在旋转频率方面，显示出类似于由弛豫频率的临界频率周围的相变的有趣的效果。
2015-06-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable radiative thermal logic gates based on nanoparticle networks
我们讨论的逻辑门的热模拟系统的设计由一组纳米粒子。我们展示了通过控制其组件之间的近场辐射热交换来在亚微米尺度上执行NOT、OR、NOR、AND和NAND逻辑运算的可能性。我们还解决了重要的一点所发挥的作用的固有的非加性的辐射热传递的逻辑门的组合。这些结果为开发用于信息处理和热管理的紧凑型热电路铺平了道路，这也可以用量子点实现。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Study of electrical conductivity of the coatings of bimetallic Au-Ag nanoparticles
研究了含银量为6.6%的化学纳米金银镀层电阻率的“金属”温度变化。高达13.1%。在4.2-300 K温度范围内测定。发现并解释了纳米涂层电阻低温测量的特点。讨论了它们出现超导电性的可能性。
2019-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Temperature of a nanoparticle above a substrate under radiative heating and cooling
控制涉及纳米颗粒和衬底的结构中的温度是涉及微和纳米级传热的应用的关键问题。我们研究了在单色光照射下，以热辐射作为唯一的热损失通道，单个纳米粒子与平板基底相互作用的热行为。我们开发了一个模型来计算纳米粒子的温度，基于一个有效的偶极极化率的方法。使用数值模拟，我们彻底调查影响纳米颗粒温度的各种参数的影响，如纳米颗粒到衬底的间隙距离，入射光的波长和偏振，或材料的共振。这项研究提供了一个工具，热表征和设计的微或纳米尺度系统耦合基板与纳米粒子或光学天线。
2017-02-01 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Radiative heat transfer and radiative thermal energy for 2D nanoparticle ensembles
在多体辐射传热理论框架下，研究了二维纳米粒子系综的辐射传热与辐射热能，揭示了多体相互作用对热导及热导率谱的定性与定量影响，并推导了包含磁场贡献的坡印廷矢量表达式以准确描述金属纳米粒子辐射。
2020-07-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Analytical study of the plasmonic modes of metal nanoparticle circular array
我们分析了金属纳米颗粒圆形阵列的等离子体模式。给出了本征模问题的封闭形式解。对于每一个极化，等离子体模式与最高的质量被发现是一个反相模式。我们发现，在辐射损失的显着抑制可以理解为在辐射线宽的偶极辐射项的取消。剩余的有限辐射线宽随着粒子数的增加而指数减小。
2007-12-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Elimination of Extreme Boundary Scattering via Polymer Thermal Bridging in Silica Nanoparticle Packings: Implications for Thermal Management
我们对纳米晶系统中热传输的理解的最新进展负责将新技术集成到先进的能源系统中，包括热电制冷系统和可再生能源平台。然而，有一点了解的热能传输机制，管理无序纳米复合材料的热性能。在这项工作中，我们探讨了热传输机制在无序包装的无定形纳米粒子与和没有填充的间隙的聚合物，以量化的影响，在纳米粒子的边缘引入的热边界散射在一个已经无定形的系统和最小的热导率近似的上下文中。通过将修改的最小热导率模型拟合到从80 K到300 K的热导率的温度依赖性测量，我们发现间隙聚合物{ \it消除}无序纳米颗粒填充中的边界散射，这令人惊讶地导致无序纳米颗粒薄膜复合物的总热导率的{ \it增加}。这与我们对有效介质理论的预期和我们对最小导热系数极限的理解相反。相反，我们发现，一个僵硬的填隙材料提高了通过纳米粒子边界的热传输，提高无序纳米粒子包装的热性能。我们希望这些结果提供洞察无序固体，表现出已经低的热导率，通过使用纳米结构和振动热桥接的热性能的可调性。
2019-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Rotation-induced significant modulation of near-field radiative heat transfer between hyperbolic nanoparticles
研究了旋转各向异性hBN和MoO3纳米粒子对近场辐射换热的调制作用。计算了不同粒子取向下的光谱热功率、总热功率和电场能量密度。数值计算结果表明，当MoO3纳米粒子半径为40 nm，禁带距离为200 nm时，MoO3纳米粒子的调制因子可达12000，是现有技术的10倍，不同取向的局域双曲声子极化激元（LHPPs）的激发使得MoO3纳米粒子具有良好的调制性能.由于II型双曲线带中的LHPP对颗粒取向的不敏感性，hBN NP的调制因子为5.9。这不仅为粒子系统中NFRHT的调制提供了一种新的方法，也为探索各向异性介质的辐射换热特性奠定了基础。
2021-11-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhanced Thermal Conductivity in Nanofluids Under the Action of Oscillating Force Fields
用非平衡分子动力学模拟计算了纳米颗粒胶体悬浮液在外力场作用下的导热系数。对于在射频和微波范围内的驱动力，我们表明，纳米流体的热导率可以大大提高，而没有团簇形成。
2008-01-24 cond-mat.mes-hall
Nucleation of plasmonic resonance nanoparticles
我们预测电磁场驱动的纳米粒子的成核，提供与场频率共振的等离子体振荡。振荡假设的阶段，最大化的粒子极化和能量增益由于成核。我们推导出相应的成核势垒和颗粒形状与场频率和强度，金属等离子体频率，电导率，和主机介电常数的封闭形式的表达式。我们表明，等离子体激元极化允许在零场不稳定的粒子的成核。
2012-05-18 cond-mat.mes-hall
Radiative heat transfer between metallic nanoparticle clusters in both near field and far field
微-纳米体系在热科学与技术中有着广泛的应用。在稠密颗粒系统中，颗粒间距可能小于特征热波长，近场效应将显著，成为影响系统热辐射传递的关键因素。在这项研究中，两个金属纳米粒子团簇之间的辐射传热（RHT）进行了探索，使用多体辐射传热理论实现的耦合电和磁偶极子（CEMD）的方法，有效地考虑到金属纳米粒子的磁极化对热交换的贡献。重点分析了磁极化和多体相互作用对RHT的影响。分析了团簇的分形维数和相对取向对团簇结构的影响。结果表明，磁极化涡流焦耳耗散的贡献占主导地位的银纳米粒子团簇之间的RHT。如果只考虑电极化的强度（EP方法），与CEMD方法相比，在近场和远场区域的热导率将被低估。在室温下，MBI对Ag纳米颗粒团簇之间的RHT的影响不明显，这与SiC纳米颗粒团簇有很大不同。对于后者，MBI倾向于显著抑制RHT。对于具有花边结构的团簇，当团簇间距在近场时，相对取向对团簇的辐射热流有显著影响。而在远场，相对方位和分维对辐射热流的影响都很小。这一工作将有助于对稠密颗粒体系热输运的理解。
2019-01-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Limitations on the number of plasmons in nanoparticles
在这封信中，我们解决了等离子体纳米粒子中发生的热过程。我们确定在这样的纳米粒子的等离子体激元激发所产生的热量产生的约束。考虑到金属损耗的温度依赖性，我们预测存在的等离子体激元在纳米粒子的临界数量。我们还允许环境的导热系数和Kapitza热边界电阻的温度依赖性。我们发现，后者可以主导系统中的整体热阻。还考虑了由电力作用引起的强度限制。所得结果为等离子体工程中的热量和强度管理提供了手段。
2013-08-04 cond-mat.mes-hall
Defect free visible photoluminescence from laser-generated germanium nanoparticles
讨论了无缺陷锗纳米颗粒室温可见光致发光的起源。用激光诱导刻蚀技术制备的Ge纳米颗粒在室温下显示出约2.0 - 2.2 eV的宽可见光致发光。用量子限制理论解释了Ge纳米颗粒中PL峰的尺寸效应。使用振荡器强度，这是密切相关的纳米结构的尺寸的辐射寿命的理论计算表明，PL是源自量子限制的Ge纳米结构中的辐射复合过程。
2009-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Thermal Properties of the Binary-Filler Composites with Few-Layer Graphene and Copper Nanoparticles
报道了由石墨烯和铜纳米颗粒组成的环氧基二元复合材料的热性能。结果发现，“协同”填料效应，揭示了作为一个强大的增强复合材料的热导率与大小不同的填料，具有明确的填料加载阈值。具有约15重量%的中等石墨烯浓度的复合材料的热导率随着铜纳米颗粒的负载量接近约40重量%而突然增加，随后饱和。这种效应归因于球形铜纳米颗粒在大的石墨烯薄片之间的插入，导致形成高导热的渗滤网络。相比之下，在具有高石墨烯浓度（~40重量%）的复合材料中，热导率随着铜纳米颗粒的添加而线性增加。在低于7 wt.%的低石墨烯负载下观察到电渗流，这是由于石墨烯的大纵横比。在所有浓度的填料，低于和高于电渗流阈值，热传输是由声子为主。所得结果揭示了石墨烯填料和铜纳米粒子在复合材料中的相互作用，并证明了这种杂化环氧复合材料在热界面材料和粘合剂中的实际应用潜力。
2019-05-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Magnetic field induced augmented thermal conduction phenomenon in magneto nanocolloids
已经报道了磁场诱导的包括磁性氧化物纳米颗粒（即，Fe 2 O3、Fe 3 O 4、氧化镍（NiO）、氧化钴（Co 3 O 4））的磁性纳米胶体的急剧增大的热导率，所述磁性纳米胶体分散在不同的基础流体（导热油、煤油和乙二醇）中。实验揭示了在外部施加的磁场下增强的热传输，与导热油和EG基MNC相比，煤油基MNC显示出相对低的磁场强度。当Fe_3 O_4/EG磁性纳米胶体的体积分数为7.0%、磁场强度为0.1T时，其导热系数最大提高了114%。然而，对于相同浓度的Fe 3 O 4/K2 O3磁纳米胶体，在相对较低的磁场（600 G）下，观察到最大82%的热导率增强。因此，在这样的系统中观察到流体以及颗粒物理性质对链形成倾向的强烈影响，导致增强的传导。Co 3 O 4纳米颗粒由于其最小的磁矩而对MNCs的热导率增强作用不明显。已经提出了一种分析方法来理解在外部施加的磁场下热导率增强背后的机制和物理，与近场静磁相互作用以及磁性纳米颗粒的Neel弛豫率一致。此外，分析模型是能够预测的现象，增强的热导率作为物理参数，如链长，尺寸和类型的纳米粒子，流体特性，磁场强度，饱和磁矩，纳米粒子浓度等的函数，并已观察到良好的协议与实验结果。
2015-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectrally Selective Thermal Emission from Graphene Decorated with Metallic Nanoparticles
我们在过去的工作中表明，纳米图案化单层石墨烯（NPG）能够在中红外（中红外）从3到12 $μ$ m的光谱选择性热发射。在这种情况下，光谱选择通过石墨烯内部的局部表面等离子体（LSP）共振来实现。在这里，我们表明，石墨烯装饰的金属纳米粒子，如银纳米立方体或纳米球，也实现光谱选择性热发射，但在这种情况下，通过声学石墨烯等离子体激元（AGPs）之间的石墨烯和银纳米粒子内的介电材料本地化。我们的时域有限差分（FDTD）计算表明，光谱选择性热辐射发射可以通过门电压调谐到两个不同的波长制度，即大气不透明的制度之间的$λ=5$ $μ$ m和$λ=8$ $μ$ m或大气透明的制度之间的$λ=8$ $μ$ m和$λ=12$ $μ$ m。这允许在用于前一种状态的辐射热捕获模式和用于后一种状态的辐射冷却模式之间进行电切换。我们的理论结果可用于开发用于智能织物的石墨烯基热管理系统。
2022-09-23 cond-mat.mes-hall
Thermal Diffusivity and Viscosity of Suspensions of Disc Shaped Nanoparticles
在这项工作中，我们进行了瞬态热传导实验的纳米粒子盘Laponite JS，溶胶形成级，使用激光干涉法的水悬浮液。该图像序列用于测量悬浮液的热扩散率和热导率。悬浮液的折射率对温度本身的依赖性促进了温度分布的成像。我们观察到，随着在水中加入4体积%的纳米盘，悬浮液的热导率增加了约30%。的各向异性颗粒的悬浮液的热导率的理论模型，以及由汉密尔顿和克罗泽解释的数据的趋势很好。反过来，它估计Laponite纳米颗粒本身的热导率，否则难以直接测量。我们还使用同心圆筒流变仪测量纳米颗粒悬浮液的粘度。测量被认为是遵循相当好，理论关系的扁圆形颗粒的悬浮液的粘度，包括两个粒子的相互作用。该结果排除了悬浮液中存在颗粒簇。的有效粘度和热扩散系数的数据表明，颗粒的形状有一个作用，在确定提高悬浮液的热物理性能。
2014-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Heat Transfer Through Near-Field Interactions in Nanofluids
使用Landauer-Buttiker理论，我们计算了在宿主流体中紧密间隔的纳米颗粒的一维阵列中与等离子体激元模式相关的热导。我们的数值模拟表明，粒子之间的近场相互作用对纳米粒子胶体溶液（纳米流体）的热导率的影响可以忽略不计。
2008-01-24 cond-mat.mes-hall
Frenkel-like plasmonic excitons in plasmonic lattices: Energy spectrum, radiative relaxation, and Bose-Einstein condensation
介绍了等离子体晶格中量子等离子体激元的概念，它类似于分子晶体中的Frenkel激子，通过从一个纳米颗粒跳到另一个纳米颗粒来传播。这种等离子激子的一致的量子理论，开始与金属纳米颗粒中的局部表面等离子激元的量子化，并包括在1D和2D晶格附近的反射基板表面的辐射弛豫，开发。本文还讨论了等离子激子量子气体中可能的室温玻色-爱因斯坦凝聚。
2018-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Ab-initio approach for gap plasmonics
间隙等离子体处理在形成间隙的两个金属纳米颗粒之间的狭窄区域中的表面等离子体的性质。对于亚纳米间隙距离，电子可以在纳米颗粒之间隧穿，导致新的电荷转移等离子体的出现。通过在间隙区域内引入具有隧道导电性的人造材料，这些在量子校正模型内方便地描述。在这里，我们开发了一种方法来计算这样的隧道电导率的第一性原理框架内的密度泛函理论，并将我们的方法应用到一个jeldom模型代表钠。我们表明，在红外和光学频率的隧道电导率的频率依赖性可以显着比以前认为的更复杂。
2016-09-28 cond-mat.mes-hall
Sampling-accelerated First-principles Prediction of Phonon Scattering Rates for Converged Thermal Conductivity and Radiative Properties
针对声子散射计算成本高昂导致热导率预测未收敛的问题，提出基于极大似然估计的小样本散射率估算方法，将计算成本降低99%以上，实现硅热导率的收敛预测，适用于材料高通量筛选。
2023-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Edge States in Nanoparticle Chains: Isolating Radiative Heat Flux
本研究利用能带理论将温度时空演化与辐射系统拓扑性质相联系，通过响应矩阵本征态建立研究框架，发现纳米粒子链中不对称响应矩阵的拓扑边缘态，并证明可通过拓扑绝缘控制辐射热传递及热化过程。
2023-07-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Radiative thermal diode driven by non-reciprocal surface waves
我们证明了通过将它们与Voigt配置中的磁光衬底的非互易表面模式耦合来校正两个纳米颗粒之间的纳米级辐射热通量的可能性。当非互易介质在发生热交换的光谱窗口中支持表面波时，整流系数可以达到很大的值，从而打开了真正的热二极管设计的道路。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall
Topological phonon polariton enhanced radiative heat transfer in bichromatic nanoparticle arrays mimicking Aubry-André-Harper model
拓扑声子极化激元（Topological Phonon Polaritons，TPhPs）是一种在远程辐射传热、信息处理和红外传感等领域有着广泛应用前景的光学模式，其拓扑保护作用有望使其稳定存在和传输。在这项工作中，我们表明，TPhPs可以支持在一维（1D）双色碳化硅纳米颗粒（NP）链，并证明他们可以大大提高辐射热传递的阵列远长于辐射波长。通过引入粒子间距离的公度调制或非公度调制，NP链可以看作是非对角Aubry-André-Harper（AAH）模型的推广。通过计算本征态谱相对于调制相位，创建一个合成的维度，我们表明，在这种类型的调制链支持非平凡的拓扑模式本地化的边界，因为本系统继承了二维整数量子霍尔系统的拓扑性质。在这种情况下，可以利用带隙标记定理和相应的陈数来表征带隙和拓扑边模的特征。基于一组偶极子的多体辐射传热理论，我们从理论上表明拓扑间隙和midgap TPhPs的存在下，可以大大提高辐射传热的阵列远长于辐射的波长。我们展示了如何调制相位，作为合成尺寸可以定制的辐射传热率诱导或湮灭拓扑模式。我们还讨论了耗散在辐射传热增强中的作用。因此，这些发现提供了一个迷人的路线剪裁近场辐射传热的拓扑物理的概念为基础。
2022-07-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
Shape-dependence of near-field heat transfer between a spheroidal nanoparticle and a flat surface
我们研究了近场和远场距离下球形金属纳米颗粒和平面金属样品之间的辐射传热。特别是，我们调查的形状依赖的近场制度的传热。与球形颗粒相比，当颗粒变形以使其体积保持恒定时，热传递通常以1/2和2之间的因子变化。这些估计有助于量化由近场扫描热显微镜记录的实际热传递的偏差，该偏差来自假设完美球形传感器的偶极子模型所提供的值。
2011-03-25 cond-mat.mes-hall
Thermal radiation in systems of many dipoles
许多纳米粒子或体积离散体的系统表现出集体辐射特性，可用于增强，引导或可调的热辐射。这些通常被视为点偶极子与麦克斯韦方程描述的相互作用和波动耗散定理相关的热波动的组件。在这里，我们统一了这些系统的不同的理论描述，并提供了一个完整的推导多偶极子热辐射，表明波动耗散定理的正确使用取决于波动和诱导的偶极矩的定义。我们制定了一种方法来计算任意集合的纳米粒子的扩散辐射热导率，这使得热辐射的比较，其他传热模式和不同的材料系统。我们计算了SiC和SiO2纳米颗粒的有序和无序阵列的辐射热导率，并表明热辐射可以显着地促进这些系统中的热传输。我们验证我们的计算相比，一维粒子链的精确解，我们表明，偶极近似显着低估的确切结果，在分离距离小于粒子半径。
2019-06-24 cond-mat.mes-hall
Radiative frequency shifts in nanoplasmonic dimers
我们研究了电磁环境对相互作用的金属纳米颗粒二聚体中等离子体激元激发共振频率的影响。等离子体激元和真空电磁波动之间的耦合引起共振频率的偏移（类似于原子物理学中的兰姆偏移），这通常在孤立的纳米颗粒中不可测量。与此相反，我们表明，这种转变导致相当大的修正纳米粒子二聚体中的偶极相互作用引起的水平分裂。对于我们在这项工作中考虑的系统参数，纵向和横向杂化模式的水平分裂之间的比率采取一个普遍的形式，只依赖于粒子间的距离，因此是高度不敏感的两个纳米粒子的精确制造细节。我们讨论的可能性，成功地执行建议的测量使用国家的最先进的纳米等离子体结构。
2017-10-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
General trace formula for heat flux fluctuations
在宏观量子电动力学和散射理论的框架内，我们导出了在任意环境中两个任意形状物体间辐射热交换方差的T算符一般表达式。这种衍生的表达式是有效的，在远场和近场制度的热辐射，以及互惠和非互惠的任何大小的对象内的互惠或非互惠的环境，只要对象之间的距离和它们的大小是由宏观的方法覆盖。作为特殊情况，我们讨论了近场和远场区域中两个纳米颗粒之间以及纳米颗粒与衬底之间的辐射热通量的变化。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall
Many-body interaction on near-field radiative heat transfer between two nanoparticles caused by proximate particle ensembles
本研究探讨了邻近粒子集合（链、平面、光栅）引起的多体相互作用对两个纳米粒子间近场辐射热传递的影响，发现随邻近粒子尺寸增大，该作用由抑制转为增强，且扭转集合时传递随角度平滑变化，深化了对致密粒子系统NFRHT的理解。
2023-12-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Radiative Heat Transfer in Fractal Structures
大多数结构的辐射特性与其组分在纳米尺度上的排列方式密切相关。提出了多体系统辐射传热的一种新的表示形式。在这个表示中，我们解释了为什么集体效应取决于结构的形态，以及纳米粒子及其材料的排列如何影响多体系统的热性质。我们研究了分形中的辐射传热问题（即，比例不变）结构。为了显示结构形态对集体性质的影响，研究了辐射传热和辐射冷却，并对分形和非分形结构的结果进行了比较。结果表明，分形排列的纳米粒子显示复杂的辐射行为与其标度特性。结果表明，与非分形结构相比，分形结构中的热通量不具有大范围的特征。通过使用分形维数作为一种手段来描述结构形态，我们提出了一个普遍的标度行为，定量地连接结构辐射冷却的结构回转半径。
2017-06-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
The Effect of Non-Local Electrical Conductivity on Near-Field Radiative Heat Transfer between Graphene Sheets
石墨烯的近场辐射热传递由其电导率确定，通常使用局部Kubo和Drude公式建模。在这封信中，我们分析了非局域性的石墨烯的电导率使用Lindhard模型结合Mermin弛豫时间近似。我们还研究了电导率随波矢的变化如何影响由真空间隙隔开的两个石墨烯片之间的近场辐射电导。结果表明，当$k_ρ$大于$100k_0$时，电导率随波矢的变化是明显的，其中$k_0$是自由空间中波矢的大小. Kubo电导率提供了两个石墨烯片之间的光谱辐射电导的准确估计，除了石墨烯的表面等离子体激元频率周围和小于20 nm的分离间隙处，其中具有$k_ρ>100k_0$的模式对辐射电导有不可忽略的贡献。Drude公式被证明对于石墨烯的电导率和辐射电导的建模是不准确的，除了在远低于费米温度的温度和远小于$2μ_c/{\hbar}$的频率下，其中$μ_c$和${\hbar}$分别是化学势和约化普朗克常数。在Lindhard模型中应适当考虑电子的散射过程，使局域电子数守恒。在无碰撞Lindhard模型中，用$ω+iγ$代替$ω$（$ω$、$i$和$γ$分别是角频率、虚部单位和散射率）不满足局部电子数守恒，并导致计算石墨烯电导率和辐射电导的显著误差。
2022-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Screening-Induced Phase Transitions in Core-Shell Ferroic Nanoparticles
使用Landau-Ginzburg-Devonshire方法，我们研究了三种不同形状的核-壳铁性纳米颗粒中屏蔽诱导的相变：扁圆盘，球体和长针。该纳米颗粒由铁性CuInP 2S 6核制成，并由相变材料制成的“可调”屏蔽壳覆盖，该相变材料的电导率随着材料在半导体和金属相之间的变化而变化。我们揭示了壳屏蔽长度对纳米颗粒核的相变和自发极化的关键影响。由于可调屏蔽壳层允许控制核-壳铁性纳米颗粒的极性状态和相图，因此所获得的结果对于非易失性存储器单元中的应用特别有意义。
2022-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing Low-Radiative Modes of Nanoresonators with Internal Raman Scattering
揭示隐藏的非辐射（黑暗）的共振纳米结构使用光学方法，如暗场光谱往往成为一个复杂的问题，由于这些模式与远场辐射的弱耦合，而暗模式光谱的方法，例如阴极发光或弹性能量损失，并不总是方便使用。在这里，我们提出了一种方法，实验确定模式结构的纳米谐振器的基础上利用本征非相干拉曼散射。我们从理论上预测了这种方法的效率，并在实验上实现了具有520 cm^-1强拉曼线的硅纳米颗粒谐振器。用这种方法，我们研究了放置在金衬底上的硅纳米颗粒，并揭示了低辐射磁四极模的光谱位置，这是很难观察到与普通暗场光学光谱。
2019-05-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ballistic transport of long wavelength phonons and thermal conductivity accumulation in nanograined silicon-germanium alloys
材料热导率的计算高效建模对于彻底的实验规划和热性能的理论理解至关重要。在这项工作中，我们提出了一种建模方法，利用频率相关的有效介质来计算纳米结构固体的晶格热导率。该方法准确地预测了纳米结构Si80Ge20系统的热导率的显着降低，以及先前报道的纳米线和纳米颗粒在基体材料中的热导率。我们使用我们的模型来深入了解长波长声子对纳米晶硅锗合金的热导率的作用。通过热导率累积计算与我们修改后的有效介质模型，我们表明，声子的波长远大于平均晶粒尺寸将不会受到晶界散射的影响，反对传统上假设的概念，即固体中的晶界将作为扩散界面，这将限制长波长声子的运输。这是进一步支持通过调制频率依赖的热导率，测量与时域热反射。
2017-09-25 cond-mat.mes-hall
Current-induced near-field radiative energy, linear-momentum, and angular-momentum transfer
本文研究了从电流偏置石墨烯到纳米颗粒的近场辐射能量、线动量与角动量转移，发现电流诱导的非平衡涨落可在无温差时引发转移，且石墨烯表面等离激元的自旋-动量锁定会产生垂直于电流的力矩，温差会极大增强能量转移，为操控纳米颗粒提供了新途径。
2024-02-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Direct Observation of Plasmon Band Formation and Delocalization in Quasi-Infinite Nanoparticle Chains
金属纳米颗粒的链维持强约束的表面等离子体，具有相对低的介电损耗。为了在应用中利用这些特性，例如波导，制造低无序的长链和彻底理解等离子体模式特性，例如色散关系，是必不可少的。在这里，我们使用褶皱模板进行定向自组装来组装金纳米颗粒链。利用这种可升级的方法，可以制造从两个颗粒（140 nm）到20个颗粒（1500 nm）以及更大的链长度。电子能量损失谱支持的边界元模拟，时域有限差分，和一个简化的偶极耦合模型揭示了一个带的等离子体波导模式的退化单粒子模式的详细演变。在与等离子体激元棒状结构的显著差异中，等离子体激元带被限制在激发能中，这允许低于衍射极限的光操纵。非简并表面等离子体激元模式显示出抑制的辐射损失，有效的能量传播超过1500 nm的距离。
2019-10-16 cond-mat.mes-hall
Topological plasmons in dimerized chains of nanoparticles: robustness against long-range quasistatic interactions and retardation effects
我们提出了一个简单的模型，在一个二聚链的球形金属纳米粒子，拓扑非平凡的纳米等离子体系统的一个基本的例子集体等离子体。考虑到整个链的长程准静态偶极相互作用，我们提供了一个精确的解析表达式的集体等离子体激元的完整的准静态能带结构。Zak相位的明确计算证明了系统的拓扑物理对包含长程库仑相互作用的鲁棒性，尽管破缺了手征对称性。使用一个开放量子系统的方法，其中包括通过等离子体激元-光子耦合延迟，我们继续分析评估所产生的等离子体激元光谱的辐射频移。明亮的等离子体激元带经历依赖于尺寸的辐射位移，而暗带基本上不受光-物质耦合的影响。值得注意的是，上横向偏振带呈现对数奇点，其中准静态光谱与光锥相交。在波矢量远离这个交叉点和亚波长纳米粒子，等离子体-光子耦合只导致定量重建的能带结构和拓扑保护状态的边缘的第一布里渊区基本上不受影响。
2018-10-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
The influence of phonon thermal conductivity on thermoelectric figure of merit of bulk nanostructured materials with tunneling contacts
被认为是一种复合材料，它由导电纳米粒子分离的隧穿电介质势垒。从理论上研究了介质基体的声子热导率对该复合材料热电优值的影响。的范围内的值和障碍参数，可以导致热电优值大于统一的估计。讨论了空间电荷和隧穿势垒电流-电压关系的非线性对隧穿势垒电流-电压关系的影响。
2012-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Near-field radiative heat transfer between a nanoparticle and a graphene grating
本研究开发散射矩阵方法，探究纳米粒子与石墨烯光栅间的近场辐射换热，发现石墨烯涂层可提升热通量85%，光栅化因等离激元模式拓扑转变进一步增强换热，并揭示横向偏移对热通量的影响及临界几何因子。
2024-06-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
