Effective electro-optic modulation in low-loss graphene-plasmonic slot waveguides
表面等离子体激元使光集中在亚波长区域内，从而打开了新的途径，使设备和加强光与物质的相互作用。在这里，我们实现了有效的电光调制的低损耗等离子体波导与石墨烯的帮助下，和设备完全集成在绝缘体上硅平台。通过有利地利用低损耗等离子体激元槽波导模式，其微弱地泄漏到衬底中，同时在金属中的两层石墨烯覆盖的槽内具有强场，我们成功地实现了我们制造的具有极低插入损耗的石墨烯-等离子体激元波导器件的0.13 dB/um的可调谐性，这优于先前报道的石墨烯-等离子体激元器件。我们的研究结果突出了石墨烯等离子体激元漏模混合波导实现用于光电应用的有源超紧凑器件的潜力。
2017-09-12 physics.optics
Plasmonics Theory for Biosensor Design: Mathematical Formulations and Practical Applications
过去二十年见证了无线技术和系统及其相关应用的指数增长和巨大发展。在2006年之后的最近几年中，对新兴的等离子体纳米技术的兴趣激增，因为这种新的器件技术在电子器件和光子器件之间提供了巨大的协同作用。电子设备可向下扩展到纳米级尺寸，但由于与电子设备相关联的热和信号延迟问题而具有有限的处理器速度。另一方面，光子器件具有极高的速度和高数据承载能力，但是在尺寸上受限于衍射定律，使得光子器件的尺寸应该等于其工作波长的大约一半。电子器件和光子器件之间的尺寸失配抑制了这两种器件技术之间的有利接口，在此等离子体纳米技术在这两种技术的接口中起着重要作用。等离子体激元技术在纳米级电子器件之间提供具有高数据承载能力的高速互连，从而开辟了一个新的研究领域，即片上高速纳米网络[28]。正是等离子体激元技术的这一巨大优势使其成为用于设计微型实时生物传感器的非常有趣的技术。在我们的等离子体生物传感器设计中，我们利用了等离子体技术的一个子集，即表面等离子体波生成，以便连续监测所需分析物的浓度。
2019-04-21 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Strong light-induced negative optical pressure arising from the kinetic energy of conduction electrons in plasmonic cavities
我们发现LC共振可以在等离子体腔中诱导出很强的负光压。这种有趣的效应可以用拉格朗日模型定性描述，该模型表明负光学压力是由内部电感和传导电子的动能驱动的。如果金属被理想导体所取代，则光压力变得更小且为正。
2011-01-19 physics.optics
Single Vanadium Dioxide Nanoparticle-Enabled Plasmonic switch with Thermal and Electronic Reconfigurability
本文提出基于单个 VO2-x 纳米颗粒的热、电双可重构等离子体开关，实现 6 dB 可逆电调制及同步光电读出，可作为相变存储单元并促进集成神经形态器件发展。
2025-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Digital electric field induced switching of plasmonic nanorods using an electro-optic fluid fiber
我们证明了数字电场诱导的等离子体纳米棒之间的1和0正交对齐状态使用电光流体光纤组件的切换。我们表明，通过数字切换的纳米棒，热旋转扩散的纳米棒可以规避，展示了一种方法来实现亚微秒的切换时间。我们还表明，从一个初始的未对准的状态，纳米棒可以在110纳秒内对准到所施加的电场方向。集成到全光纤光学部件中的等离子体纳米棒的高速数字切换可以为遥感和信号应用提供新的机会。
2018-02-01 physics.optics
A review of the optical properties of alloys and intermetallics for plasmonics
需要替代材料来增强等离子体装置的功效。我们讨论了一些合金，掺杂金属，金属间化合物，硅化物，金属玻璃和高压材料的光学性质。我们的结论是，由于低频带间跃迁的概率，部分占据d-状态的材料作为等离子体材料表现不佳，排除了许多合金，金属间化合物和硅化物作为可行的。电子-电子和电子-声子散射几率的增加排除了许多掺杂和玻璃态金属。
2010-01-27 physics.optics
Invisible waveguides on metal plates for plasmonic analogues of electromagnetic wormholes
我们介绍了两种类型的环形超材料，这是不可见的表面等离子体激元（SPPs）在金属表面上传播。前者是一个环形的桥体，它桥接金属表面上的远程孔：它作为电磁虫洞的一种等离子体。后者是一个环形环躺在金属表面：这桥两个断开的金属表面，即它连接一个薄的金属圆柱体到一个平面的金属表面与孔。全波数值模拟表明，在这些超材料内传播的电磁场不会干扰金属表面的SPP的传播。这些设备的多层设计，提出了一套减少参数的有效介质理论的基础上：前等离子体模拟的电磁虫洞需要均匀的各向同性磁层，而后者只需要介电层。
2014-09-02 physics.optics
Accurate and Versatile High-Order Modeling of Electromagnetic Scattering on Plasmonic Nanostructures
本文提出了高阶（HO）的等离子体纳米结构的局部校正Nystrom（LCN）方法的基础上的电磁建模。先进的纳米光子和纳米等离子体结构涉及在几何形状和材料组成方面都非常复杂的电大电磁结构。因此，需要先进的分析和设计工具，以预测这种结构的性能和优化的几何参数之前，昂贵的原型开发。从这个角度来看，LCN被用来解决等离子体纳米结构的电磁散射。LCN利用定义在大几何元素上的高阶基函数，这显著减少了给定问题的未知数。与用于等离子体纳米结构的EM建模的其他众所周知的方法相比，LCN在计算上是高效的，易于实现的，并且提供指数收敛。一个完整的比较，在时间和复杂性方面的建议的方法和以前的作品之间的一些3D纳米等离子体结构的验证的准确性，效率和灵活性的建议的方法来模拟真实的纳米等离子体问题中的电磁场的行为。
2016-12-08 physics.optics
Inducing an Incipient Terahertz Finite Plasmonic Crystal in Coupled Two Dimensional Plasmonic Cavities
我们测量了太赫兹电磁波照射晶体管时，天线耦合的多栅极GaAs/AlGaAs场效应晶体管的电流传输的变化，并将这种变化归因于二维电子通道中电子的热辐射加热。所观察到的太赫兹吸收光谱表明在相邻偏置器件栅极下激发的等离子体激元之间的相干性。实验结果同意定量与我们开发的理论模型是基于广义等离子体传输线形式主义，并描述了从均匀的晶体极限的电子密度调制增加的等离子体光谱的演变。这些结果表明，电子诱导和动态可调的等离子体能带结构。
2016-05-10 cond-mat.mes-hall physics.optics physics.plasm-ph
Operation of Quantum Plasmonic Metasurfaces Using Electron Transport through Subnanometer Gaps
本文采用含时密度泛函理论研究了由具有亚纳米间隙的金属纳米物体组成的量子等离子体超颖表面的光学性质。当量子和经典的描述进行比较时，超颖表面的透射率、反射率和吸收率在较短的间隙距离处表现出实质性的差异。这些差异是由通过纳米物体间隙的电子输运引起的。电子输运对于小于或约0.2 nm的间隙距离具有深远的影响;即，几乎等于在孤立系（诸如金属纳米二聚体）中的常规间隙等离子体中发现的距离的一半。此外，它表明，电子输运使等离子体的超颖表面的功能不明确，并产生广泛的光谱结构的光学响应。特别地，反射响应随着间隙距离减小而呈现快速衰减，而吸收响应在宽光谱范围上延伸。
2019-06-14 physics.optics
A place for two-dimensional plasmonics in electromagnetic wave detection
二维电子系统（2DES）中的等离子体激元具有超强约束的特征，并且有望有效地介导光与载流子之间的相互作用。尽管有这些期望，但利用2d等离子体共振的电磁探测器远不如它们的非共振对应物。在这里，我们从理论上分析了这些故障的根源，并提出了一个适当的利基二维等离子体在电磁波检测。我们发现，一个受限的2DES支持等离子体共振有一个上限的吸收截面，这是相同的简单的金属偶极天线。等离子体共振器的小尺寸意味着它们的弱偶极矩和阻碍耦合到自由空间辐射。在隔离的2DES中实现吸收截面的“偶极极限”是可能的，无论是在不切实际的长载流子动量弛豫时间，还是在低于太赫兹单位的谐振频率。我们进一步表明，修正案，即使是小的金属接触2DES促进耦合，降低了基模频率。接触的谐振器仍然可以具有深亚波长尺寸。它们可以合并成紧凑的探测器阵列，在那里，来自调谐到不同频率的元件的信号被相加。这样的阵列可以在多信道无线通信、超光谱成像和能量收集中找到应用。
2021-12-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Ultrafast Plasmonic Rotors for Electron Beams
本研究通过在激发金纳米棒的正交偏振激光脉冲间引入相位偏移生成旋转等离子体近场偶极子，探究其与慢电子束的相互作用，揭示了等离子体场循环方向的调控作用及同步共振的角动量传递效果，为电子波包整形及相关领域应用提供了新途径。
2025-02-24 physics.optics quant-ph
Optomagnets in nonmagnetic plasmonic nanostructures
利用金属自由电子气体的流体力学模型，我们从理论上研究了等离子体纳米结构中的光致直流电流回路。这种电流回路源自依赖于三个电动势的光学整流过程，其中一个电动势来自光学自旋轨道相互作用。所得到的静磁场被发现是最大的，并显着地限制在角落的等离子纳米结构，这揭示了金属间断的能力，以集中和定制静态磁场的纳米尺度。
2020-10-21 physics.optics
Highly-confined and tunable plasmonics based on two-dimensional solid-state defect lattices
本研究通过在六方氮化硼单层中构建碳取代有序缺陷晶格，获得低损耗、高受限、可调谐的中红外等离子体激元材料，其受限比超2000、品质因子超1000，为平带体系等离子体工程提供参考。
2023-05-02 physics.optics
An electroplating-based plasmonic platform for giant emission enhancement in monolayer semiconductors
本研究通过电子束光刻和电镀制备金纳米盘阵列，实现单层MoS2光致发光150倍增强，并基于电磁模拟解释机制。
2023-06-23 physics.optics
Silver Amalgam Nanoparticles and Microparticles: A Novel Plasmonic Platform for Spectroelectrochemistry
来自非常规材料的等离子体纳米颗粒可以改善甚至将一些新的功能引入到与等离子体固有相关的学科中，例如光化学或（光谱）电化学。例如，它们可以催化各种化学反应或在各种应用中充当纳米电极和光学换能器。银汞合金是这种非常规等离子体材料的完美例子，尽管它在电化学领域因其宽的阴极电位窗口和生物分子对其表面的强吸附亲和力而众所周知。在这项研究中，我们详细研究了由银汞合金制成的纳米颗粒和微米颗粒的光学性质，并将它们的等离子体共振与它们的形态相关联。我们使用光学光谱技术的合奏水平和电子能量损失光谱的单粒子水平上，以证明银汞合金本地化等离子体共振，从紫外线的所有方式到中红外波长覆盖的非常宽的光谱范围。我们的研究结果建立银汞合金作为一个合适的材料引入等离子体功能的光化学和光谱电化学系统，其中等离子体增强的电磁场和发光过程可以协同满足优越的电化学特性的汞。
2019-06-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Thousand-fold Increase in Plasmonic Light Emission via Combined Electronic and Optical Excitations
等离子体纳米结构中的表面等离子体增强过程和热载流子动力学对于揭示纳米尺度下的光-物质相互作用具有重要意义。使用等离子体隧道结作为支持电激发和光激发的局部表面等离子体的平台，我们报告了一个更大的（超过1000倍）的等离子体光发射在上转换的光子能量组合的电光激发下，分别与电或光激发。与所观察到的光谱的形式兼容的两种机制是等离子体激元诱导的热载流子和电子反斯托克斯拉曼散射的相互作用。我们的测量结果是在良好的协议与理论模型相结合的电光产生的热载流子通过非辐射等离子体激元激发和热载流子弛豫。我们还讨论了区分热载流子发射和反斯托克斯电子拉曼过程的相对贡献的挑战。在等离子体激元系统中观察到的阈值以上发射的这种增加可能在芯片上纳米光子切换和热载流子切换中开辟途径。
2021-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electro-optical graphene plasmonic logic gates
通过外部栅极电压对石墨烯等离子体模式的多功能控制启发我们在中红外波长处设计高效的电光石墨烯等离子体逻辑门。我们表明，这些器件优于传统的光学逻辑门，因为前者具有截止态和干涉效应。此外，设计的六个基本逻辑门（即，NOR/AND，NAND/OR，XNOR/XOR）不仅在10 μm工作波长下实现了小于λ/28的超紧凑尺寸长度，而且最小消光比高达15 dB。这些石墨烯等离子体逻辑门是未来纳米级中红外光子集成电路的潜在构建块。
2014-05-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Collision quenching in the ultrafast dynamics of plasmonic materials
我们探讨了等离子体激元材料的非线性响应的超短脉冲的电磁辐射的持续时间为几个飞秒和高峰值强度。通过发展电子碰撞的Fokker-Planck-Landau理论，我们解析地求解了碰撞积分，并导出了一组新的流体动力学方程，该方程描述了超短时间尺度下的等离子体动力学。而在小的光强度的限制，我们恢复了良好建立的Drude模型的等离子体，在高强度的限制，我们观察到非线性淬火的碰撞诱导阻尼导致吸收饱和。我们的研究结果提供了一个一般的背景，以了解电子动力学在等离子体材料与有前途的光子应用在操纵等离子体波减少吸收在飞秒时间尺度。
2018-08-10 physics.optics
Enhancement of electron hot spot relaxation in photoexcited plasmonic structures by thermal diffusion
我们表明，在受限的等离子体金属结构受到超快激光激发电子热扩散可以提供松弛速度比能量转移到晶格。这种弛豫的发生是由于在受限结构中的纳米尺寸的热点的激发及其光学参数对这些区域中的扰动的敏感性。当激发和检测都满足等离子体共振条件时，这两个因素都变得至关重要。对等离子体金晶格的泵浦探测实验表明，亚皮秒弛豫的特征时间很好地描述了一个双温度模型。结果表明，等离子体结构中的动态光学响应可以通过选择结构几何形状以及选择激发光和检测光的波长和偏振来调谐。
2016-05-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A compact plasmonic MOS-based 2x2 electro-optic switch
我们报道了一种用于紧凑型光子集成电路和数据路由应用的三波导电光开关。该器件具有等离子体金属氧化物半导体（MOS）模式，用于增强光物质相互作用。开关机制源于类似电容器的设计，其中活性介质铟锡氧化物的折射率通过移动等离子体频率而改变，这是由于基于波导的MOS结构内部的载流子积累。该光操纵机构控制横向磁偏振光进入CROSS或BAR波导端口的传输方向。对于CROSS（BAR）状态，分别实现了18 dB（7）dB的消光比。超快宽带fJ/bit器件允许与硅绝缘体平台无缝集成，以实现低成本制造。
2015-06-08 physics.optics
Electromagnetically induced transparency in hybrid plasmonic-dielectric system
我们提出了一个等离子体-介质混合系统的银切割线对和周期性凹槽的硅光栅波导之间的对称和非对称耦合的理论和数值分析。结果表明，这两种耦合都能产生类似于量子光学现象的电磁感应透明。透射光谱显示出对称耦合的单一透明窗口。在该透明窗口附近的强正相色散导致慢光效应。然而，由于双EIT效应，透射光谱出现了用于非对称耦合的额外透明窗口，该双EIT效应源于暗模式和亮模式之间的非对称耦合共振（ACR）。更重要的是，通过与对称耦合相比，ACR的激发还与群指数从小于40到大于2500的显著改善相关联，这对应于高透明效率。该方案提供了一种替代的方式来开发用于等离子体传感、全光开关和慢光应用的系统的构建模块。
2010-11-19 physics.optics
Induced transparency by coupling of Tamm and defect states in tunable terahertz plasmonic crystals
光子晶体和超材料已经成为两类可定制的材料，能够精确控制光。等离子体激元晶体可以被认为是由等离子体激元材料制造的光子晶体，其布拉格散射来自重复单元格的入射电磁波。然而，等离子体激元晶体，像超材料，是由亚波长单位单元。在这里，我们研究了二维电子气中几个周期的太赫兹等离子体晶体。这种等离子体介质是极端亚波长（$\approx λ/100$）的，并且通过向金属电极施加电压而可重构。观察到被称为Tamm态的弱局域晶体表面态。通过引入一个独立控制的等离子体缺陷，与Tamm状态相互作用，我们证明了频率捷变的电磁感应透明现象。所观察到的等离子体晶体带边缘的50% ${\it in-situ}$调谐应该在诸如石墨烯的材料中可实现，以主动控制等离子体晶体在红外中的分散。
2016-05-10 cond-mat.mes-hall physics.optics physics.plasm-ph
Single Atom Plasmonic Switch
原子为电子工业中的摩尔定律设定了一个极限。虽然电子学研究已经探索了原子尺度的器件，但光子学研究仍然涉及微米尺度的器件。在这里，我们证明了光子缩放-类似于电子-仅受原子的限制。更准确地说，我们介绍了一个电控单原子等离子体开关。该开关允许通过重新定位单个或最多几个原子在等离子体腔中进行快速和可重复的切换。取决于原子的位置，支持两个不同的等离子体激元腔共振态状态中的任一个。实验结果表明，可逆的数字光开关的消光比为10 dB，并在室温下与毫微微焦耳（fJ）的功耗为一个单一的开关操作。这种CMOS兼容的集成量子器件的演示允许在单原子水平上控制光子，为完全集成和高度可扩展的芯片平台开辟了有趣的前景-一个可以在单原子水平上控制光学，电子和存储器的平台。
2018-12-05 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
Scattering-free plasmonic optics with anisotropic metamaterials
我们开发了一种方法来利用各向异性超材料来解决现代等离子体的基本问题之一-表面波到自由空间模式的寄生散射，开辟了真正的二维等离子体光学的道路。我们说明了等离子体折射器和等离子体晶体的例子上开发的形式主义，并讨论了开发的技术的局限性和其可能的应用，传感和成像结构，高性能模式耦合器，光学隐身结构，和动态可重构的电等离子体电路。
2008-02-04 physics.optics
Non-equilibrium quantum plasmonics in nanoparticle-on-mirror nanocavities
Institute of Fundamental and Frontier Sciences, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学前沿科学技术研究院）；Photonics Research Centre, Universiti Malaya（马来亚大学光子研究中心）；Nanophotonics Centre, Cavendish Laboratory, Department of Physics, University of Cambridge（剑桥大学物理系卡文迪许实验室纳米光子学中心）
本文提出了一种利用激光诱导的弹道热电子注入控制等离子体性质的新方法，用于超快光学调制量子现象，展示了在纳米腔中实现非平衡电子系统量子纳米光子学的潜力。
2026-03-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Designing materials for plasmonic systems
我们利用基于密度泛函理论的电子结构计算，在碱金属贵金属间化合物中寻找理想的等离子体材料。重要的是，我们使用密度泛函微扰理论来计算电子-声子相互作用，并从那里使用一阶的玻尔兹曼方程的解来估计Drude介电函数的现象阻尼频率。我们讨论了等离子体激元材料的必要的电子特性，并研究了碱-贵金属间化合物的光学性质的一些通用的等离子体激元系统的品质因数。我们得出结论，在低的负折射率，KAu与0.0224 eV的阻尼频率和高的光学间隙裸等离子体频率比，优于金，并在一定程度上银作为等离子体材料。不幸的是，低等离子体频率（1.54eV）降低了其在现代等离子体应用中的实用性。我们还简要地讨论了局部场对这些材料的光学性质的影响。
2009-08-25 physics.comp-ph physics.optics
Ab initio phonon coupling and optical response of hot electrons in plasmonic metals
超快激光测量探测金属中激发电子的非平衡动力学，具有越来越高的时间分辨率。电子结构计算可以提供一个详细的微观热电子动力学的理解，但泵探测测量的参数自由的描述还没有可能，尽管深入的研究，因为电子-声子相互作用的唯象处理。我们提出了从头计算预测的电子温度依赖的热容量和电子-声子耦合系数的等离子体金属。我们发现从自由电子和半经验的估计，特别是在贵金属以上的瞬态电子温度为2000 K，因为以前被忽视的电子-声子矩阵元素对电子能量的强依赖性的实质性差异。我们还提出了第一性原理计算的电子温度依赖的介电响应的热电子在等离子体金属，包括直接带间和声子辅助带内跃迁，促进完整的理论预测的时间分辨的光学探针签名在超快激光实验。
2016-07-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.optics
Ultrafast Surface Plasmonic Switch in Non-Plasmonic Metals
我们证明，超快载流子激发可以极大地影响电子结构，并诱导非等离子体金属的短暂表面等离子体响应，可能会产生等离子体开关。使用第一性原理分子动力学和Kubo-Greenwood形式主义的激光激发钨，我们表明，载流子加热动员d电子到集体间和带内跃迁导致的符号翻转的虚光学电导率，激活初始非等离子体相的等离子体性质。光学演化的驱动力可以被可视化为在可见频率处的越来越阻尼的准共振，用于将载流子泵送穿过位于具有能量依赖的占据程度的d带伪带隙中的化学势。激发材料的光学指数的后续演变证实了时间分辨超快椭圆偏振。大的光学可调谐性在激光自组织纳米结构中通常要求的范围内扩展了表面等离子体的存在光谱域。因此，非平衡加热是工程光学控制倏逝激发波的一个重要因素，特别是在激光纳米结构化策略中。
2015-09-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmonic properties of electrochromic doped metal oxides investigated through Kubelka Munk formalism
本研究探讨了Kubelka Munk理论在电致变色掺杂金属氧化物（如氧化铟锡和钼钨氧化物）等离激元特性表征中的应用，推导并验证了适用于小尺寸颗粒的分析模型与稀释方法，为通过漫反射测量高效表征金属氧化物光学特性提供了关键依据。
2024-06-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Quantum-Spillover-Enhanced Surface-Plasmonic Absorption at the Interface of Silver and High-Index Dielectrics
我们证明了一个意想不到的强大的表面等离子体吸收的界面处的银和高指数的电子和光子光谱的基础上。测量的吸收带宽和强度与经典理论有很大的偏差。我们的密度泛函计算很好地预测了这种现象的发生。结果表明，由于在这样的界面处的低金属-介电功函数，传导电子可以显示出剧烈的量子溢出，导致界面电子-空穴对的产生主导表面等离子体的衰减。这一发现对于理解和设计利用贵金属和高折射率金属的量子纳米等离子体器件具有根本的重要性。
2015-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Bandgap Control in Two-Dimensional Semiconductors via Coherent Doping of Plasmonic Hot Electrons
带隙控制对于半导体技术是至关重要的。传统的控制手段是用载流子化学地、电学地或光学地掺杂晶格。在这里，我们首次展示了一个广泛可调的带隙（在室温下重整高达650 meV）在二维（2D）半导体相干掺杂晶格等离子体激元热电子。特别地，我们将二硫化钨（WS $_2$）单层膜集成到自组装的等离子体晶体中，这使得半导体激子和等离子体共振之间的相干耦合成为可能。伴随着这个过程，等离子体激元诱导的热电子可以重复地填充WS $_2$导带，导致粒子数反转和能带结构的显著重构以及激子弛豫。我们的研究结果提供了一个创新的和有效的措施，工程师的光学响应的二维半导体，允许一个很大的灵活性，在设计和优化的光子和光电子器件。
2020-03-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Sculpting the plasmonic responses of nanoparticles by directed electron beam irradiation
功能纳米结构中物质的空间限制将这些系统推向了纳米科学的最前沿，既作为奇异物理和量子现象的游乐场，又在包括等离子体、光电子和传感在内的多种应用中。与此同时，单色电子能量损失谱（EELS）的出现使得能够探索单个纳米颗粒内的局部纳米等离子体功能和纳米颗粒组装体的集体响应，从而深入了解相关机制。然而，等离子体纳米结构的现代合成工艺通常限于可访问的几何形状和材料的类型，并且即使如此，也限于数十nm量级的空间精度，从而排除了对结构-性质关系的关键方面的直接探索。在这里，我们使用扫描透射电子显微镜（STEM）的原子大小探针来执行纳米颗粒配置的精确雕刻和设计。此外，使用低损耗（EELS），我们提供了动态分析的等离子体激元响应的演变过程中的雕刻过程。我们表明，在纳米粒子的自组装系统中，单个纳米粒子可以选择性地去除，重塑或以纳米级分辨率任意图案化，有效地修改空间和能量域中的等离子体响应。这一过程大大增加了设计的可能性，并为任意结构的开发提供了机会，这最终是纳米光子设计的关键。纳米雕刻又给电子显微镜带来了另一种能力。
2021-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Comparison of electromagnetic field solvers for the 3D analysis of plasmonic nano antennas
等离子体纳米天线在光学频率下非常有吸引力，这是由于它们的强共振-即使当它们的尺寸小于波长时-并且由于它们的极端场增强潜力。这样的天线可以应用于生物纳米颗粒的感测以及用于单分子检测。由于金属在光频下的大量材料损耗和强色散，等离子体天线的数值分析是非常苛刻的。当利用纳米颗粒之间的非常窄的间隙来增加场增强时，会引起额外的困难。在本文中，我们讨论了时域求解器，即FDTD和FVTD的主要困难，我们比较了各种频域求解器，即商业有限元软件包JCMsuite，Comsol，HFSS，微波工作室与半解析MMP代码，可用作参考，由于其收敛速度快，精度高。
2010-02-12 physics.comp-ph physics.optics
Ultrafast Generation and Control of an Electron Vortex Beam via Chiral Plasmonic Near Fields
涡旋携带的物质波，如手征电子束，在应用科学和基础科学中都有重要的意义。连续波电子涡旋束通常通过被动相位掩模在电子的波函数上压印横向相位调制来制备。在这里，我们表明，飞秒手征等离子体激元近场使电子涡旋束的超快时间尺度上的产生和动态控制。由此产生的电子波包的涡旋结构探测在实空间和倒易空间使用超快透射电子显微镜。这种方法提供了一个高度的可扩展性，以小的长度尺度和阿秒精度的电子涡度的高效操纵。除了直接影响在纳米超快过程中，其中手征起着重要作用的调查，我们进一步讨论了使用这种技术的前景，以形成带电的复合粒子，如质子的波函数，以及它如何可以用来探测它们的内部结构。
2018-12-19 physics.optics quant-ph
