Study of plasmon resonance in a gold nanorod with an LC circuit model
金纳米棒由于其可调谐的纵向等离子体共振而引起了人们极大的研究兴趣。然而，在对这种影响的理解方面几乎没有取得进展。一个主要的原因是，除了金属球和椭球体，光与纳米粒子之间的相互作用一般是不溶性的。本文提出了一种新的方案来研究金纳米棒的等离子体共振，其中纳米棒被建模为具有电感和电容的LC电路。得到的谐振波长不仅取决于纵横比，但也棒半径，表明自感和线性标度的击穿的重要性。此外，光的散射和吸收的截面已推导出解析，产生一个洛伦兹线形状的消光光谱。这一结果为我们对这一现象提供了新的见解。
2009-03-21 physics.optics
Plasmon ruler with gold nanorod dimers: utilizing the second-order resonance
介绍了利用金纳米棒π-二聚体的二阶等离子体共振作为等离子体标尺的思想。我们报告一个质的不同的依赖性的等离子体共振位移粒子间的距离为第一和第二阶的纵向模式，扩展等离子体统治者的工作范围的距离值为400 nm。
2014-01-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Effect of Plasmonic Coupling in Different Assembly of Gold Nanorods Studied by FDTD
采用时域有限差分法（FDTD）模拟了不同组装方式下金纳米棒取向的影响。为了理解相对取向，我们改变二聚体几何结构中的大小和角度。等离子体激元耦合的显着效果出现在纵向共振具有端到端配置的金纳米棒。二聚体中的取向等离子体耦合效应产生成键和反键等离子体模式。各种几何形状的影响，如主要单体，二聚体，三聚体和四聚体结构进行了探讨，并与他们的更高的纳米棒合奏。在4 * 4金纳米棒阵列中的不对称光谱响应指示Fano样共振。有序阵列中间隙距离的变化允许Fano谐振模式的调制。通过改变间隙距离、角取向、纳米棒之间的尺寸不规则性和阵列中的纳米棒数量，已经调谐了等离子体模式的共振波长和场增强。本文所研究的集成纳米结构不仅对基础研究具有重要意义，而且对等离子体激元器件的应用也具有重要意义。
2021-11-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmonic nano-resonator enhanced one-photon luminescence from single gold nanorods
在实验中测量了单个金纳米棒的强斯托克斯和反斯托克斯单光子发光。结果表明，斯托克斯和反斯托克斯辐射的强度和偏振态具有很强的相关性。我们的实验观察发现了单根金纳米棒发光的相干过程。我们提出了一个理论模式，腔共振的概念的基础上，一致理解斯托克斯和反斯托克斯光致发光。我们的理论与我们所有的测量结果完全一致。
2015-10-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nonlinear refractive index of electric field aligned gold nanorods measured with a Hartmann-Shack wavefront aberrometer
动态控制等离子体悬浮液的非线性折射率的能力可以实现创新的非线性传感和信号发送纳米技术。在这里，我们实验确定的有效非线性折射率的金纳米棒悬浮在一个指数匹配油对齐使用电场，展示了一种方法来调制的非线性光学性能的悬浮液。利用哈特曼-夏克波前像差仪在高重复频率飞秒激光准直光束中进行了非线性光学实验。在800 nm处探测悬浮液，与纳米棒的长轴吸收峰重叠。我们发现，金纳米棒悬浮液的有效非线性折射率线性依赖于取向序参量，S，这可以理解的热致非线性响应。我们还表明，非线性响应的幅度可以变化~ 60%。
2018-07-06 physics.optics
Gold Bipyramids as a Promising Alternative to Gold Nanorods for Analytical and Biomedical Applications
Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学）；Saratov State University（萨马拉国立大学）
本研究通过化学蚀刻合成了一种尺寸为75x25 nm的五边形金双锥体，并与其纵向等离子体共振（PR）在753 nm处进行比较，发现双锥体的吸收光谱质量因子显著高于纳米棒。此外，双锥体的SERS增强因子约为纳米棒的三倍，且其PR红移也比纳米棒大三倍，这表明双锥体对周围介质的折射率变化或介电壳厚度的变化更敏感。实验和理论均证实双锥体作为热敏剂在光热治疗中具有高效性，能够有效杀死大肠杆菌。
2026-08-26 physics.optics
Deterministic Assembly of Single Emitters in Sub-5 Nanometer Optical Cavity Formed by Gold Nanorod Dimers on Three-Dimensional DNA Origami
纳米腔和单个发射器之间的可控强相互作用对于操纵纳米光子系统中的光发射是重要的，但实现具有挑战性。在这里，提出了一种三维DNA折纸，命名为DNA机架（DR），并证明了确定性和精确地组装在由紧密耦合的金纳米棒（AuNRs）形成的超小等离子体纳米腔中的单个发射体。DR独特地具有鞍形形状，具有两个管状凹槽，其几何形状允许紧密配合并以<10°的弯曲角度线性对齐两个AuNR。它还包括在鞍点处的间隔物，以保持AuNR之间的间隙小至2-3 nm，形成估计为20 nm 3的纳米腔，实验测量的Q因子为7.3。DNA对接链被设计在间隔物处，以将单个荧光发射体以纳米精度定位在腔内。使用Cy 5作为模型发射体，实验验证了~30倍的荧光增强和显著降低的发射寿命（从1.6 ns到670 ps），证实了显著的发射体-腔相互作用。这种DR模板组装方法能够拟合可变长宽比的AuNR以形成各向异性纳米腔，并确定性地结合不同的单个发射器，从而使腔谐振和发射波长的灵活设计能够在纳米尺度上定制光-物质相互作用。
2021-04-07 physics.app-ph physics.optics
Understanding the Coupling Mechanism of Gold Nanostructures by Finite-Difference Time-Domain Method
金纳米颗粒组装体由于单个纳米颗粒的等离子体激元模式的组合效应而显示出强的等离子体激元响应。增加结构化组装体中纳米颗粒的数量导致光学和物理性质的显著变化。我们使用时域有限差分法（FDTD）模拟分析了结构有序的金纳米棒在单体和二聚体配置的电磁响应。单体或二聚体配置中的纳米棒之间的等离子体激元耦合提供了用于调谐纳米结构内和周围的局部电场的光谱强度、空间分布和偏振的独特技术。我们的研究表明，当两个金纳米棒以端对端和并排的二聚体构型组装时，具有指数耦合行为。在端对端二聚体配置中的相邻纳米棒之间的间隙中的最大电场描述了比单个金纳米棒更显著的增强因子。我们的FDTD模拟二聚体在端到端组装小间距高达~ 40 nm可以很好地解释所观察到的实验生长动力学的金纳米棒。
2021-08-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optically Controlled Stochastic Jumps of Individual Gold Nanorod Rotary Motors
在光学势能景观中扩散的布朗微粒构成了非平衡统计热力学的通用测试平台，并已被用于模拟各种各样的物理系统，从约瑟夫森结到斯特林发动机。在这里，我们表明，它是可能的，以缩小这种方法的纳米长度尺度，通过构建一个倾斜的洗衣板潜在的等离子体金纳米棒的旋转。可以通过调制光偏振来精确地调整潜在的深度和倾斜。这允许从连续旋转到离散随机跳跃的逐渐过渡，这被发现遵循Kramers动力学与随机模拟非常一致。这些结果拓宽了统计物理学基础实验的可能性，并为如何构建光驱动纳米机器和多功能传感元件提供了新的见解。
2018-07-17 physics.optics
Optical measurements of three-dimensional microscopic temperature distributions around gold nanorods excited by surface plasmonics
在各种应用中越来越需要的微观系统中的温度测量和控制具有根本的重要性。然而，在微观系统中的三维（3D）温度分布的测量尚未得到证明。在这里，我们建议和实验证明的三维温度分布的测量，利用温度依赖性的折射率（RI）。水的RI分布的测量使得能够以亚微米分辨率定量获得其在涂覆有金纳米棒的玻璃衬底上方的3D温度分布，温度范围为100 ℃，灵敏度为2.88 ℃。所获得的三维温度分布，使各种热力学性质，包括最高温度，热通量和热导率进行提取和定量分析。
2018-11-07 physics.optics
Selective excitation of bright and dark plasmonic resonances of single gold nanorods
等离子体暗模是纯近场共振，因为它们的偶极矩在远场消失。这些模式对于增强纳米尺度下的非线性光-物质相互作用特别有意义，因为辐射损耗被减轻，因此增加了共振的固有寿命。然而，通过标准远场方法的暗模式的激发通常是低效的，因为电磁近场分布的对称性与激发场具有差的重叠。在这里，我们展示了选择性的光激发亮和暗等离子体模式的单个金纳米棒的空间相位成形的激发光束。使用双光子发光测量，我们明确地确定的对称性和顺序的发射模式，并分析其角分布的傅立叶空间成像。
2015-09-23 physics.optics
Laser Pulse Induced Second- and Third-Harmonic Generation of Gold Nanorods with Real-Time Time-Dependent Density Functional Tight Binding (RT-TDDFTB) Method
本研究利用RT-TDDFTB方法探究金纳米棒的二次与三次谐波产生，分析激光参数、纳米棒长度及空间对称性的影响，给出极化率与超极化率估算，为非线性光学纳米器件设计提供理论支撑。
2024-09-17 physics.class-ph physics.optics
Enhancement of the UV emission from gold/ZnO nanorods exhibiting no green luminescence
在发光半导体器件中的界面处的大的反射损耗导致它们的光发射和能量效率的显著降低。金属纳米颗粒（NP）表面涂层已经被证明可以增加从平面高折射率半导体表面的光提取效率。这种在Au NP涂覆的ZnO中的发射增强被广泛地归因于绿色（~ 2.5eV）深能级ZnO缺陷的参与，该缺陷激发NP中的局部表面等离子体，该表面等离子体非辐射衰减成热电子，该热电子返回到ZnO并辐射重组。在这项工作中，我们实现了6倍的增强的紫外线激子发射的ZnO纳米棒，涂覆有5 nm的金纳米颗粒，而没有ZnO缺陷的帮助。阴极发光（CL），光致发光（PL）和一种新的并发CL-PL技术，以及时间分辨PL光谱显示，在UV发射的增加是由于形成一个额外的快速激子弛豫路径，增加激子自发发射率。同时CL-PL测量排除了在发射增强过程中的电荷转移机制的存在。而时间分辨的PL结果证实了一个新的激子复合通道的存在，这是由于激子弛豫通过等离子体辅助激发快速非辐射Au带间跃迁。我们的研究结果表明，ZnO缺陷能级~ 2.5 eV是不需要促进金NP诱导增强的ZnO紫外发射。
2019-10-14 physics.app-ph physics.optics
Differential extinction of Vibrational Molecular Overtone Transitions with Gold Nanorods and Non-Trivial Surface Enhanced Near-IR Absorption (SENIRA)
本文首次研究金纳米棒等离激元与禁戒分子泛频跃迁的共振耦合，发现分子吸收增强与等离激元吸收抑制的非平凡相互作用可使探针分子差分消光提升数个数量级，为新型表面增强近红外吸收传感器奠定基础。
2019-04-13 physics.optics
Determinant role of size-dependent electron relaxation processes in the nonlinear luminescence emission of resonantly excited gold nanorods
金纳米粒子（NP）的双光子发光（TPL）是热载流子激发的结果，NP的等离子体共振在等离子体增强吸收和等离子体增强发射中起着重要作用。然而，使得能够控制或优化NP非线性发光的确切参数仍然需要详细理解。在本文中，我们报告了单根金纳米棒的双光子激发光致发光，其表现出相同的纵横比（接近4），因此具有相同的等离子体共振，但体积V增加（707 <V< 160 103 nm 3，即棒直径在6和40 nm之间变化）。结合偏振分辨TPL和同时获得的形貌，在单目标水平上研究了大量胶体纳米棒的双光子发光强度。证明了非单调TPL变化，具有中间尺寸（直径约10纳米）的纳米棒表现出最高的TPL信号强度。提出了一个模型，同时考虑在NP和尺寸依赖的电子热化过程的局部场增强效应。边界元法（BEM）模拟被用来计算在横向和纵向等离子体共振场。一个很好的拟合的实验数据得到考虑在整个NP体积的领域的整合。
2019-08-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Lasing Action with Gold Nanorod Hyperbolic Metamaterials
相干纳米级光子源对于实现全光通信至关重要。几种小于衍射极限的纳米激光器已经在理论上被提出，并通过实验证明了使用等离子体腔来限制光场。这种紧凑的腔体表现出大的Purcell因子，从而增强了自发发射，该自发发射进入激光模式。然而，迄今为止报道的大多数等离子体纳米激光器都采用了共振纳米结构，因此激光发射仅限于共振波长附近。在这里，我们报告了一种基于金纳米棒双曲超材料的激光发射方法。双曲超材料由于光学状态的大光子密度而提供宽带Purcell增强，同时还支持表面等离子体模式以由于纳米棒介质中的非局部效应而提供用于激光发射的光学反馈。我们通过与椭圆色散超材料的比较，实验证明了双曲超材料在实现激光作用方面的优势。数值模拟比较了不同色散的异向介质的Purcell因子和表面等离子体激元模式，支持了实验结果的结论。我们表明，虽然这两种类型的超材料支持激光，发射与双曲线样品的两倍左右，与椭圆形的阈值低35%。因此，双曲型超材料可以作为一个方便的平台，选择纳米相干光子源在一个广泛的波长范围。
2016-09-16 physics.optics
Collective resonance in helical superstructures of gold nanorods
螺旋超结构的手旋光响应是由单个结构单元的集体行为决定的。在本文中，我们提出了一个完整的理论描述的集体共振的上层建筑。我们使用金纳米棒作为单独的构建块，并以端到端的方式沿轴螺旋排列它们。对单晶胞的数值模拟表明，纳米棒之间的等离子体激元耦合产生杂化共振，其强度强烈依赖于具有左旋或右旋圆偏振（LCP或RCP）的激发光。基于细观机理提出了一个节点模式判据，成功地解释了LCP和RCP的区别。我们进一步证明，通过沿着螺旋轴从1到无穷大重复的单位晶胞，多个杂化共振逐渐演变并合并成一个单一的集体共振，其能量也依赖于LCP和RCP。基于耦合偶极子近似方法，给出了螺旋超结构集体共振的解析描述。我们的理论表明，n集体共振模式存在于螺旋超结构与$n$纳米棒组成的单位细胞。引人注目的是，具有一定圆偏振的入射光只能激发一种共振。我们提出了一个普遍的选择规则，这样的选择性激发的集体共振通过分析螺旋超结构的对称性。在这项工作中提供的新见解可能揭示未来的设计和制造的螺旋超结构使用等离子体构建块。
2020-02-27 physics.optics
Geometry-induced enhancement factor improvement in covered-gold-nanorod-dimer antennas
发光的缺口金纳米棒二聚体保持表面等离子体激元（SPP），可以通过适当选择几何参数进行工程设计，以增强间隙处的电磁场，从而允许通过表面增强拉曼光谱（SERS）进行分子检测的应用。设想其中间隙中的分子的SERS光谱由电测量补充的混合装置，出现了设计有效几何形状以接触纳米棒而不降低纳米天线的增强因子（EF）的问题，即，SERS光谱的品质因数。在这个框架内，我们从理论上研究的可行性，以制造设计的基础上覆盖金的远距离的间隙区域的二聚体。我们表明，通过调整设计的几何参数，这些系统可以达到增强因子大于在未覆盖的二聚体中实现的最佳效果：即使在纳米棒和覆盖层之间的界面处存在二聚体不对称性和空位，这种至高无上的生存。我们的研究结果表明，远离间隙的几何修改可以提高在间隙的光学响应，从而使这些设备的混合和光学应用。
2021-03-12 physics.chem-ph physics.comp-ph physics.ins-det
Shape Measurement of Single Gold Nanorods in Water Using Open-access Optical Microcavities
针对溶液中单颗粒棒状形貌难以实时准确测量的问题，本文提出利用开放光学微腔分析透射激光偏振态变化以测定长径比，分辨率约1%。
2024-05-13 physics.optics
Nonlocal Optical Response of Particle Plasmons in Single Gold Nanorods
本研究通过实验与基于广义非局域光学响应理论的局域类比模型模拟对比，发现单根金纳米棒中的非局域等离激元阻尼效应弱于耦合系统，并验证了单颗粒暗场光谱学是探究该现象的有效工具。
2023-06-27 physics.optics
Length-flexible strategies for efficient SERS performance in gold-nanorod-gapped nanoantennas
本文提出通过减小纳米棒直径和倾斜入射光激发两种策略，避免金纳米棒二聚体纳米天线因长度制造误差导致的增强因子低谷，从而提升SERS性能的稳健性与适用范围。
2025-03-26 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.comp-ph
Raman spectroscopic characterization of crater walls formed upon single-shot high energy femtosecond laser irradiation of dimethacrylate polymer doped with plasmonic gold nanorods
该研究通过拉曼光谱分析单发飞秒激光在掺金纳米棒聚合物中形成的弹坑壁，发现新的C–D/N–D振动峰，并推测其源于等离子体增强强激光场诱导的核反应。
2024-02-28 physics.optics physics.plasm-ph
Effect of the excitation setup in the improved enhancement factor of covered-gold-nanorod-dimer antennas
具有感测电和光学分子目标的能力的装置具有基本的和技术的兴趣。为此，已经表明，覆盖有间隙的金纳米棒二聚体纳米天线的末端可以提高增强因子（EF），该增强因子（EF）量化来自样品顶部的入射波的表面增强拉曼光谱（SERS）的纳米天线效率。在这里，由于覆盖打破了顶部-底部对称性，我们研究了来自样品底部的激发的EF的行为。这与反射衬底的存在有关，或者由于器件放置在腔场中。我们还研究了来自两个方向的波的叠加的情况下，在极限情况下，总入射场的一个节点或一个波腹位于中心的金纳米棒。在所有这些情况下，我们发现，覆盖的设备的EF可以继续高于未覆盖的情况下，当几何参数被调谐到计算的增强因子的峰值。
2023-02-14 physics.chem-ph physics.comp-ph physics.ins-det
Comparing transient oligonucleotide hybridization kinetics using DNA-PAINT and optoplasmonic single-molecule sensing on gold nanorods
我们报告了两个单分子传感的光子技术：荧光纳米显微镜和光等离子体传感的比较。作为测试系统，具有和不具有荧光标记的寡核苷酸与连接到金纳米棒的互补对接链瞬时杂交。比较所测量的单分子动力学有助于检查荧光标记的影响以及由不同的传感几何形状引起的因素。我们的研究结果表明，DNA解离没有显着改变的荧光标记，而DNA协会的几何因素的影响，在这两种技术。这些发现为以互补的方式利用等离子体传感和荧光纳米显微镜打开了大门，这将有助于构建更强大的传感器，并揭示影响单分子行为的复杂效应。
2021-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.ins-det
Three-dimensional Orientation Sensors by Defocused Imaging of Gold Nanorods through an Ordinary Wide-Field Microscope
金（Au）纳米颗粒特别是纳米棒由于其特殊的非闪烁和非漂白吸收、散射和发射特性而被积极开发作为成像探针，所述非闪烁和非漂白吸收、散射和发射特性由表面等离子体激元激发而产生。在这里，我们报告了一种新的取向传感器在纳米尺度上的散焦成像的单个金纳米棒（AuNRs）通过一个普通的宽视场光学显微镜。通过同时记录大量单个金核受体的散焦图像和双光子发光强度，我们将它们的散焦图像与它们的三维空间取向相关联。由于可以并行监测许多AuNR，因此单个AuNR的散焦成像是一种高通量传感技术，其允许我们在一个帧内原位和实时地获得它们的空间取向。探针尺寸可以小到几纳米，这是非常理想的，以便最小化来自探针本身的任何潜在干扰。此外，感测特性对激发偏振和探针纵横比的分布不敏感，这允许在适当的制度中的任何长度的AuNR用作取向传感器而不改变激光频率和偏振。这些独特的功能使得这里提出的定向探头成为材料科学和生物学中光学成像和传感的杰出候选者。
2011-09-29 physics.chem-ph physics.optics
Pulsed laser intensity dependence of crater formation and light reflection in the UDMA-TEGDMA copolymer nanocomposite, doped with resonant plasmonic gold nanorods
研究飞秒脉冲激光作用下共振金纳米棒掺杂 UDMA-TEGDMA 复合材料的凹坑形成与光反射，发现超过等离子体镜消失阈值后出现非线性过剩能量沉积。
2024-02-28 physics.optics physics.plasm-ph
Optical detection of single non-absorbing molecules using the surface plasmon of a gold nanorod
目前用于单分子的光学检测方案需要光吸收，以产生荧光或直接吸收信号。这严重限制了可以检测到的分子的范围，因为大多数分子是纯折射的。金属纳米颗粒或介电共振器通过响应于折射率的局部扰动的共振位移来检测非吸收分子，但两者都没有达到单一蛋白质的灵敏度。迄今为止，最灵敏的等离子体传感器仅当等离子体位移被高度可极化的标记或通过颗粒表面上的局部沉淀反应放大时才检测到单个分子。在没有扩增的情况下，灵敏度仅允许单个分子的统计检测。在这里，我们展示了单分子的等离子体检测实时，而不需要标记或扩增。我们用灵敏的光热分析监测单个金纳米棒的等离子体共振，与最先进的等离子体传感器相比，灵敏度提高了约700倍。我们发现，传感器的灵敏度是固有的限制，由于光谱扩散的SPR。我们相信这是第一个纯粹通过折射率检测单个分子的光学技术，而不需要分子的光子吸收。金纳米棒的小尺寸，生物相容性和简单的表面化学性质可能为选择性和局部检测活细胞中的纯折射蛋白开辟了道路。
2012-01-27 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.optics
Revealing a mode interplay that controls second harmonic radiation in gold nanoantennas
在这项工作中，我们研究了金纳米棒产生的二次谐波光，并证明了收集的非线性强度取决于纳米结构中不同模式之间的相位相互作用。通过记录不同长度的纳米棒的后向和前向发射的二次谐波信号，我们发现，在前向和后向发射的最大非线性信号并没有获得相同的纳米棒长度。我们证实了实验结果的帮助下完成的全波计算与表面积分方程法。这些意见解释的多极性质的二次谐波发射，它强调的作用所发挥的相对相位之间的二次谐波模式。我们的研究结果是一个特别重要的等离子体纳米结构的设计与可控的非线性发射和非线性等离子体传感器，以及在等离子体纳米结构的谐波产生的相干控制。
2018-02-28 physics.optics
Small Gold Nanorods with Tunable Absorption for Photothermal Microscopy in Cells
在过去的十年中，单分子光学显微镜已成为解读细胞环境中复杂分子过程的黄金标准方法。[1-3]单分子荧光显微镜具有应用方便、灵敏度高、侵入性低和多功能等优点。然而，其具有与有机染料分子[4]和自体荧光蛋白[5-7]的光稳定性差以及与在活细胞应用的背景下半导体纳米颗粒的相对大的尺寸相关的一些缺点。[4，8，9]由于受限细胞区域中的空间位阻效应，功能性生物标志物的总体大小是任何成像方法的一般问题。具有高度光稳定性的小型红移纳米发射器目前还不可用，而它们将结合生物组织中最好的物理和光学穿透特性。虽然单分子吸收显微镜早期用于在低温下检测单分子[10]，但只有随着光热显微镜的出现[11，12]，吸收显微镜的实际应用才在单分子研究中得到发展。光热成像（PhI）
2017-11-13 physics.bio-ph physics.optics
Reversal and tunability of the surface plasmon enhanced optical forces on a nanorod pair in the presence of a dielectric interlayer
数值研究了介电夹层对金纳米棒对表面等离子体激元辅助光作用力的影响。频率相关的电磁力通过麦克斯韦方程组的有限元求解器的全矢量解得到。我们得到了具有不同介电常数或厚度的介电夹层的纳米棒所经历的共同和相对电磁力。特别是，我们证明了使用的液晶夹层可以被利用作为一个动态的调整机制的相对力的方向的逆转。
2013-09-06 physics.optics
Optical ultracompact directional antenna based on a dimer nanorod structure
控制光发射器的方向性对于其在通信和生物传感设备中的应用至关重要。金属纳米天线已被证明会影响附近发射器的激发和发射特性，包括其发射的方向性。在这方面，基于Yagi-Uda设计的光学定向纳米天线已在可见光范围内得到证明。尽管这一令人印象深刻的概念证明，它们的整体尺寸和相当数量的元件代表了在纳米光子应用中利用这些天线以及将它们并入光子芯片的障碍。为了应对这些挑战，我们研究了一种替代设计。特别是，我们数值演示了基于两个平行的金纳米棒（并排二聚体）的超紧凑光学天线的单向性。我们的结果表明，通过放置在近场中的发射器激发反相模可以导致单向发射。此外，为了验证这种设计的可行性，我们研究了几个参数，如纳米棒的形状，二聚体组装中可能存在的缺陷，以及发射极的不同位置和方向对方向性的影响。我们的结论是，这种设计是强大的变化，使其实验上可以实现。
2022-04-05 physics.app-ph physics.optics
Circular Dichroism Enhancement in Plasmonic Nanorod Metamaterials
旋光性是源于晶体和分子的手性性质的基本现象。虽然普通手性材料对圆偏振光的固有手性响应相对较弱，但它们可以通过专门定制的纳米结构来增强。在这里，纳米棒超材料，包括一个密集的阵列的垂直排列的金纳米棒，显示提供显着增强的圆二色性响应的嵌入式材料。纳米棒复合材料，作为一个人工单轴晶体，充满了手性硫化汞纳米晶体嵌入在透明聚合物。基于纳米棒的超材料是固有的非手性的，使得光学活性增强或抑制成为可能。固有的非手性结构的独特性质，以定制光学活性铺平了道路，灵活的表征分子和纳米晶体基化合物的光学活性。
2018-01-11 physics.optics
Efficiency Enhancement in Organic Solar Cells by Incorporating Silica-coated Gold Nanorods at the Buffer/Active interface
通过在空穴传输层和有源层之间的界面处引入二氧化硅包覆的金纳米棒（Au@SiO2 NRs），由于等离子体效应，可以极大地改善有机太阳能电池（OSC）的性能。二氧化硅壳层阻碍了金纳米棒在乙醇溶液中的聚集效应以及金纳米棒表面的严重电荷复合，否则当在与活性材料接触的位置掺入金纳米棒时，会导致开路电压的严重降低。结果，在保持高开路电压的同时，优化的等离子体激元OSC具有增加的短路电流，并且相应地具有提高的功率转换效率，增强因子为~ 11%。通过形态学、电学、光学等表征，结合理论模拟，系统分析了Au@SiO2纳米棒提高OSC性能的原因。研究发现，吸收的宽带增强是导致短路电流密度增加的主要原因，而吸收的宽带增强又导致了有源层激子产生的宽带增强。模拟结果表明，单个NR的横向和纵向表面等离子体共振的激发以及它们的相互耦合可以在NR附近产生强电场，从而改善有源层中激子的产生分布。在空穴传输层和活性层之间的界面处并入Au@SiO2 NR也改善了OSC中的空穴提取。
2015-04-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Reflective Metalenses for Near-Infrared Wavelengths Based on Silicon Nanorods
本文提出了一种基于硅纳米棒的近红外反射型金属透镜设计，通过几何优化实现2π相位控制，用于提升光聚焦和操控性能，适用于成像、通信和传感领域。
2025-12-02 physics.optics
Monitoring of nanoplasmonics-assisted deuterium production in a polymer seeded with resonant Au nanorods using in situ femtosecond laser induced breakdown spectroscopy
本研究利用原位飞秒激光诱导击穿光谱证实，在掺杂共振金纳米棒的聚合物中，高强度飞秒激光脉冲通过局域表面等离子体场增强效应诱导氘产生，且嬗变程度随激光能量线性增加。
2023-12-27 physics.optics physics.plasm-ph
Anomalous DNA hybridisation kinetics on gold nanorods revealed via a dual single-molecule imaging and optoplasmonic sensing platform
本研究开发了首个集成光等离子传感与DNA-PAINT检测的双单分子成像平台，揭示了金纳米棒上DNA杂交结合速率随时间下降的异常动力学现象，并指出其源于不可逆杂交事件的积累与稳定化机制。
2022-10-27 physics.bio-ph physics.optics
Design of an efficient single photon source from a metallic nanorod dimer: a quasinormal mode finite-difference time-domain approach
我们描述了如何使用时域有限差分（FDTD）技术来计算金属纳米谐振器的准正规模（QNM），这对于描述和理解纳米等离子体中的光-物质相互作用是很重要的。我们使用QNM模型的增强自发发射率的偶极发射器附近的金纳米棒二聚体结构，使用新开发的QNM扩展技术。显著增强的光子发射因子约为1500，获得大输出$β$ -因子约为$60\%$。
2015-01-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Electrical Control of Plasmon Resonance with Graphene
表面等离子体激元以其独特的能力将光集中到亚波长体积中，使得光子科学取得了巨大进步，从纳米天线和单分子拉曼散射到等离子体波导和超材料。在许多应用中，期望用电场原位控制表面等离子体共振。石墨烯以其独特的可调光学性质提供了与纳米结构集成以实现这种控制的理想材料。在这里，我们证明了在由混合石墨烯-金纳米棒结构组成的模型系统中等离子体共振的有效调制。在电选通时，石墨烯中的强光学跃迁可以被打开和关闭，这导致金纳米棒中等离子体共振的共振频率和品质因数两者的显著调制。石墨烯-纳米金属混合结构，例如石墨烯和金纳米棒的组合，为等离子体共振的电控制提供了一种通用且强大的方法。它为新型有源光学器件和深亚波长尺度的等离子体激元电路提供了希望。
2012-06-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
A plasmonic nanorod that walks on DNA origami
在纳米光学中，一个艰巨的挑战仍然是在精确的运输一个单一的光学纳米物体沿着一个编程和路由路径向预定义的目的地。活细胞中能够沿着微管定向行走的分子马达一直是实现人工分子步行器的灵感来源。在这里，我们展示了一个主动等离子体系统，其中等离子体纳米棒可以在二维或三维DNA折纸上执行定向，渐进和反向的纳米级行走。这种行走器包括各向异性的金纳米棒作为其主体和离散的DNA链作为其脚。具体来说，我们的步行者携带光学信息，并可以在原位光学报告自己的步行方向和连续的步骤在纳米精度，通过动态耦合到沿其步行轨道固定的等离子体定子。我们的概念将使各种智能纳米光子平台用于研究动态光-物质相互作用，这需要在远低于光学衍射极限的纳米尺度下控制运动。
2021-05-04 physics.bio-ph physics.optics
Detection of Nanoparticles with a Frequency Locked Whispering Gallery Mode Microresonator
我们检测39 nm × 10 nm的金纳米棒，使用通过庞德-德雷弗-霍尔方法稳定的微环。实时检测实现了高达12.2的信噪比。这些纳米颗粒的体积比迄今为止使用WGM传感检测到的任何其他纳米颗粒小三倍。我们通过反复的实验表明，测量是可靠的，并验证了使用电子显微镜的微环表面上的单个纳米棒的存在。在我们目前的噪声水平下，这些纳米棒的等离子体增强可以检测半径小至a = 2 nm的蛋白质。
2013-03-06 physics.optics
Interplay of Electrostatic Interaction and Steric Repulsion between Bacteria and Gold Surface Influences Raman Enhancement
本研究系统探究不同zeta电位的金纳米棒与两种细菌间的静电相互作用，明确静电作用主导SERS信号增强、细胞突起的空间排斥为对抗力，提出静电强度估算设计原则，为精准生物检测及医疗应用提供支撑。
2025-01-12 physics.bio-ph physics.optics q-bio.CB
Self-Rolled Multilayer Metasurfaces
多层超颖表面（MLMs）代表了一种通用类型的三维光学超材料，可以实现超薄和多功能的光子组件。在这里，我们展示了一种利用薄膜自滚动技术容易地制造多层膜的方法。与标准的逐层方法相反，所有的超颖表面都是在单个纳米图案化步骤中定义的，显著减少了制造时间和成本。我们实现了两个多层膜平台依赖于广泛使用的纳米图案化技术，即聚焦离子束和电子束光刻。第一个例子是由结构化为金属-电介质种子双层的纳米孔图案组成的多层膜。第二平台包括由薄电介质层分隔的成角度的等离子体纳米棒阵列的垂直堆叠。这种成角度的多层膜表现出对圆偏振光的选择性响应，与依赖于逐层工艺的先前工作一致。我们的方法可以为新型多层膜的有效原型设计铺平道路，例如可以在单个芯片上制造的具有不同层数和配置的设备。
2019-09-15 physics.app-ph physics.optics
Nanoantenna enhanced radiative and anisotropic decay rates in monolayer-quantum dots
纳米天线增强胶体量子点的超快发射是快速量子通信所必需的。这种器件的片上集成需要可扩展的高吞吐量技术。报道了利用自组装光刻技术在致密的CdSe量子点单层上制备金纳米棒天线的方法。我们证明了共振和非共振金纳米棒天线增强辐射和各向异性衰减。大量的模拟解释了衰减率的机制和天线在随机和紧凑的单层量子点中的作用。这项研究可能会在量子点显示和量子通信设备中找到应用。
2016-09-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Towards Maximum Optical Efficiency of Ensembles of Colloidal Nanorods
胶体纳米粒子的实验和理论研究主要集中在精确表征和模拟可观察的特性，如共振波长。在这封信中，我们解决了胶体纳米粒子合奏的最佳设计：什么是最大可能的光学响应，哪些设计可能实现它们，以及这种响应可以通过实验证明？我们结合理论和实验来回答这些问题。我们推导出一般的最大横截面每体积上的界限，我们应用分析天线模型来表明，谐振纳米棒应该几乎达到这样的界限。我们使用改进的种子介导的合成方法来合成具有小多分散性的金纳米棒的集合体，即，尺寸和纵横比的微小变化。多分散性是决定这些集合如何接近其各自界限的关键因素，但在没有近场测量的情况下难以通过实验表征。我们表明，一定的“消光度量”，连接消光截面每体积与纳米粒子的辐射效率，提供了一个定量预测的多分散性通过数量，可以快速测量与远场表征工具。我们的预测普遍适用于所有等离子体材料，并提供了一个路线图，以最大可能的纳米粒子合奏的光学响应。
2021-05-03 physics.optics
Wavelength-dependent photothermal imaging probes nanoscale temperature differences among sub-diffraction coupled plasmonic nanorods
虽然等离子体纳米结构的热和电磁特性已经很好地理解，但纳米温度测量仍然提出了实验和理论挑战。等离子体结构可以将电磁能量限制在纳米级，导致局部的、不均匀的、可控的加热。但是使用光学技术以纳米级的精度读出温度是一个困难的挑战。在这里，我们报告的光学测温的个别金纳米棒三聚体，表现出多种波长依赖性的等离子体激元模式，导致可测量的不同的局部温度分布。具体来说，我们演示了光热显微镜如何编码不同的波长依赖的温度分布的光热图像点扩散函数的不对称性。这些点扩散函数的不对称性解释通过同伴的光热图像的数值模拟，以揭示如何不同的热梯度内的纳米棒三聚体可以通过激发其杂化等离子体模式控制。我们还发现，光学暗的混合等离子体激元模式可以通过我们的聚焦激光束照明几何形状在某些光束位置处激发，从而提供了一种额外的途径来修改宽场照明之外的纳米级热分布。总之，这些研究结果证明了一种全光学测温技术，可以在衍射极限以下的纳米级上主动创建和测量热梯度。
2021-03-15 physics.optics
Nanomechanical Photothermal Near Infrared Spectromicroscopy of Individual Nanorods
本文提出纳米机械光热光谱显微术平台，在单个金纳米棒上解析吸收截面、表征纵向LSPR和横向TSPR，并结合有限元法与信噪比对比证明其卓越灵敏度。
2023-07-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Plasmon-exciton Interactions in Gold-WSe2 Multilayer structures
本文在EELS和CL光谱背景下，理论研究金-WSe2多层结构中运动电子探测杂化激子-等离极化激元的相互作用，发现激子A和B均与表面等离极化激元强耦合导致CL发射抑制，为设计高效光电器件铺平道路。
2021-03-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Negative Index of Refraction in Optical Metamaterials
平行金纳米棒对的阵列被示出在1.5微米的光通信波长处具有负折射率n '=-0.3。这种效应是由纳米棒对中的等离子体共振引起的，用于光的电和磁分量。折射率检索从直接的相位和振幅测量的透射和反射，这都是非常符合我们的有限差分时域模拟。折射主要取决于透射波的相位，这强调了相位测量在寻找n '中的重要性。
2005-04-27 physics.optics
Advanced engineering of single-crystal gold nanoantennas
本文介绍了一种利用单晶金片制作纳米光学天线的纳米加工工艺。该方法依赖于合成二维微米尺寸的金晶体，然后对所需的天线布局进行干法蚀刻。单晶光学纳米天线的制造与标准的电子束光刻工具和干法刻蚀反应器代表了一种替代的技术解决方案，聚焦离子束铣削的对象。该过程的例子是工程纳米棒天线。暗场光谱表明，从单晶片产生的光学天线具有减少的局部表面等离子体共振损失相比，类似形状的无定形设计。本发明的方法易于应用于其他金属，如银或铜，并提供了在通过胶体化学合成的结晶颗粒中没有发现的设计灵活性。
2017-03-07 physics.optics
Single-crystalline gold nanodisks on WS$_2$ mono- and multilayers: Strong coupling at room temperature
在室温下将光与物质的相互作用设计到强耦合状态是现代纳米光子学的基石之一。实现这一目标将为潜在的应用，如量子信息处理，量子光源，甚至量子精密测量提供新的平台。像过渡金属二硫属化物（TMDC）和特别是二硫化钨（WS $_2$）这样的材料具有与基于荧光体的量子点相当的大的跃迁偶极矩，以及强的激子结合能，允许在室温下详细探索光-物质相互作用。此外，最近的工作表明，耦合TMDC与等离子体纳米腔与光紧密聚焦在纳米尺度上可以达到强耦合制度在环境条件下。在这里，我们使用超薄单晶金纳米盘具有大的面内电磁偶极矩对准位于单层WS $_2$的激子跃迁偶极矩。通过散射和反射光谱，我们证明了强耦合在室温下与拉比分裂的$\sim$ 108毫电子伏。为了进一步研究强耦合机制，并受到Stülberg等人最近实验工作的启发，我们将这些纳米盘耦合到多层WS $_2$。由于激子耦合到我们的纳米盘的数量增加，我们实现了拉比分裂的$\sim$ 175毫电子伏，主要增加了62%。据我们所知，这是所报道的耦合到开放等离子体腔的TMDC的最高拉比分裂。我们的研究结果表明，超薄单晶金纳米盘耦合到WS $_2$代表了一个精致的平台，探索光物质的相互作用。
2018-12-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Highly Confined Optical Modes in Nanoscale Metal-Dielectric Multilayers
我们表明，堆叠的金属介电纳米层，除了长距离和短距离等离子体激元，引导也强烈限制在多层内的模式的整个家庭-体等离子体激元模式。我们提出的分类方案，反映了这些模式的特定属性。我们报告了通过测量由三对二氧化硅（29纳米）/金（25纳米）层制成的结构中的模态指数来实验验证体等离子体振子模式。
2007-06-08 physics.optics
DNA-Assembled Multilayer Sliding Nanosystems
DNA纳米技术允许实现复杂的纳米结构，其中不同成分和大多数功能的空间排列可以通过DNA实现。当光学活性组件集成在这样的系统中时，所得到的纳米结构不仅以系统的方式提供了对纳米级元件自组装的深刻见解，而且还为DNA折纸提供了定制的光学功能。在这封信中，我们展示了DNA组装的多层纳米系统，它可以进行由DNA燃料驱动的协调和可逆的滑动运动。金纳米颗粒交联DNA折纸细丝以定义多层纳米结构的配置，以及介导相邻折纸细丝之间的相对滑动。同时，金纳米粒子作为光学探针与细丝上的荧光团动态相互作用，使原位检测逐步滑动过程成为可能。这项工作为实现具有可编程性和可寻址性的DNA组装复杂光学纳米架构奠定了基础，以新的动力推进了该领域。
2021-04-30 physics.bio-ph physics.optics
Understanding the Spatiotemporal Resolution of Near-Field Photoacoustics from Nanostructures
本研究揭示激光脉冲、纳米结构各向异性与颗粒排列如何调控近场光声波，并以金纳米棒和非对称金纳米结构验证可在声学波长尺度内实现精确聚焦。
2022-09-25 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph physics.optics
Carbon nanotubes for the optical far-field readout of processes that are mediated by plasmonic near-fields
随着科学在纳米尺度上的发展，理解发生在纳米尺度上的相互作用变得越来越重要，其中光学近场起着关键作用。它们的现象学与我们在宏观层面上经历的传播光有很大的不同。这在诸如用于单分子检测的表面增强光谱学的应用中特别重要，其中等离子体结构和表面的优化通常依赖于远场表征。然而，在远场图像中占主导地位的过程在近场中并不相同。为了突出这一点，我们求助于非常简单的金属系统：溶液中的孤立金纳米棒。我们展示了如何利用单壁纳米管来读出金属纳米颗粒周围近场水平发生的过程，并使信息在远场区域可访问。这是通过监测几个激发波长的纳米管的光致发光和拉曼信号的增强的光谱分布来实现的。通过这种激发分辨的研究，我们表明，远场光学读出检测金纳米棒的横向和纵向偶极等离子体激元振荡，而近场读出通过纳米管揭示了其他机制占主导地位。光学近场介导信号的最大增强的光谱位置位于远场频带之外的其他地方。当优化等离子体纳米结构用于表面增强光谱学等应用时，应考虑近场和远场响应之间的这种二分法。
2022-03-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
