Influence of surface roughness on the optical properties of plasmonic nanoparticles
对于等离子体纳米粒子，我们研究了自上而下制造所固有的表面粗糙度对光学性质的影响，并发现它对等离子体峰的位置和宽度的影响令人惊讶地小。我们的实验观察支持基于边界元方法的模拟。使用微扰的方法，适合于金属纳米粒子与适度的表面粗糙度，我们证明，这是因为在运动的缩窄的等离子体平均超过随机的高度波动。因此，在相同纳米颗粒的大阵列中的表面粗糙度，例如在超材料的背景下遇到的，预计不会构成主要的障碍。
2012-09-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Second-harmonic optical circular dichroism of plasmonic chiral helicoid-III nanoparticles
虽然等离子体粒子可以在从较低的可见光到近红外的宽光谱范围内提供光学共振，但通常利用对称效应来获得特定的光学响应。通过打破某些空间对称性，手性结构出现并提供对这些等离子体共振的稳健的手性响应。在这里，我们观察到强大的手性L-手螺旋III纳米粒子的线性和非线性光学制度的手征光学响应，并通过一个不对称的因素，所谓的g-因子量化它们。我们计算出两种不同手握光学共振的线性光学g因子为-0.12和-0.43，非线性光学g因子为-1.45和-1.63。结果表明，螺旋-III纳米粒子的手性在非线性区域强烈增强。
2022-02-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Geometry dependence of surface lattice resonances in plasmonic nanoparticle arrays
支持集体表面晶格共振（SLR）的等离子体纳米阵列已经成为等离子体学中令人兴奋的前沿。与单个粒子中的局域表面等离子体共振（LSPR）相比，这些集体模式具有吸引人的优点，如依赖于角度的色散和更窄的线宽。在这里，我们系统地研究了晶格的几何形状如何影响由金属纳米颗粒支撑的SLR。我们提出了一个一般的理论框架，从一个给定的几何形状的各种SLR模式可以直接获得由入射场的偏振给出的纳米粒子偶极子的衍射阶（DO）矢量和取向的简单比较。我们的实验测量表明，虽然正方形，六边形，矩形，蜂窝状和Lieb晶格阵列在$Γ$ -点（$k=0$）附近具有相似的光谱，但它们具有显著不同的SLR色散。此外，它们的色散高度依赖于偏振。进行数值模拟来阐明不同模式的场分布。我们的研究结果扩展了等离子体纳米颗粒阵列中SLR的多样性，理论框架提供了一个简单的模型来解释SLR的功能，反之亦然，设计的几何图案。
2016-11-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Photoelectron emission from plasmonic nanoparticles: Comparison between surface and volume photoelectric effects
我们研究了从等离子体纳米粒子到周围基质的光电子发射。我们考虑纳米颗粒的光电效应的两种机制-表面和体积的，并使用这两种效应的模型，使我们能够获得从纳米颗粒的光电子发射率的分析结果。计算了球形纳米粒子表面的阶跃势，并采用了热电子冷却的简单模型。我们强调的介电常数的不连续性在纳米粒子的边界在表面机制，这导致从纳米粒子的光电子发射率大幅增加（5倍）的情况下，当这种不连续性是不存在的效果。对于等离子体纳米粒子，第一次比较了两种光电效应机制，并表明表面光电效应至少不承认体积效应，这与Tamm和Schubin在1931年开创性地发展量子力学光电效应理论时首次提出的平坦金属表面的结果一致。根据我们的计算，表面效应的这种主导地位是热载流子在体积机制的情况下从纳米颗粒的体积传播到其表面期间有效冷却的结果。考虑到这两种机制是必不可少的设备的基础上的光电效应的发展和使用的热电子从等离子体纳米天线。
2013-12-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Shape and Size-Dependent Surface Plasmonic Resonances of Liquid Metal Alloy (EGaIn) Nanoparticles
本研究针对液态金属EGaIn纳米颗粒，通过FDTD模拟与实验验证，系统探究了不同形状颗粒在紫外-可见-近红外宽光谱的局域表面等离子体共振特性，发现其在可见及近红外区的独特共振模式，为相关多领域应用提供了几何依赖的光学性能依据。
2025-06-11 cond-mat.mes-hall 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
Colloidal Plasmonic Titanium Nitride Nanoparticles: Properties and Applications
通过透射电子显微镜和光学透射率测量，研究了胶体等离子体氮化钛纳米颗粒的光学性质。平均尺寸为50 nm的单晶氮化钛立方纳米粒子在生物透明窗口中表现出等离子体共振。随着尺寸优化有效的细胞摄取，纳米粒子表现出高光热转换效率。纳米颗粒表面的自钝化天然氧化物为表面官能化提供了额外的自由度。
2014-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
Transport Properties of a Single Plasmon Interacting with a Hybrid Exciton of a Metal Nanoparticle-Semiconductor Quantum Dot System Coupled to Plasmonic Waveguide
采用实空间方法研究了一维表面等离子体波导耦合的半导体量子点和金属纳米粒子混合系统与单个等离子体相互作用过程中的输运性质.我们认为MNP与SQD相互作用导致了混合激子的形成，通过调节施加在MNP与SQD混合纳米体系上的经典控制场的频率、金属纳米颗粒的种类以及背景介质，可以控制单次入射等离子体激元的透射和反射.单等离子体激元与这种混合纳米系统相互作用的输运性质可以在下一代量子器件如单光子开关和纳米镜的设计以及量子信息处理中找到应用。
2015-12-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spin Coated Plasmonic Nanoparticle Interfaces for Photocurrent Enhancement in Thin Film Si Solar Cells
贵金属的纳米颗粒（NP）阵列通过入射电磁场与金属的自由电子等离子体之间的共振相互作用强烈吸收可见光至红外波长的光。这种等离子体界面增强了太阳能电池中的光吸收和光电流。我们报告了一种具有成本效益和可扩展的室温/压力旋涂路线制造宽带等离子体界面组成的银纳米粒子。NP界面产生光电流增强（PE）在薄膜硅器件高达200%，这是显着大于以前报道的值。对于由含有平均直径为40 nm的颗粒的Ag纳米油墨产生的涂层，观察到7%的最佳NP表面覆盖率。界面形态的扫描电子显微镜显示，对于低表面覆盖率，颗粒分离良好，导致宽带PE。在较高的表面覆盖度，形成的颗粒串和集群造成红移的PE峰和较窄的光谱响应。
2013-09-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum plasmonics with a metal nanoparticle array
我们研究了金属纳米颗粒阵列作为纳米光子量子通信的通道和量子等离子体干涉的产生。我们考虑了量子态的转移，包括单量子比特作为等离子体波包，并通过比较量子理论与经典电磁理论的预测，强调了量子力学描述的必要性。包括在金属中的损失的影响，从而把我们的调查到一个实际的设置，并使现实的纳米粒子阵列的性能作为等离子体量子信道的量化。我们探讨了单等离子体激元的干扰，发现与等离子体激元激发的量子特性相关的非线性吸收效应。这项工作突出了使用纳米光子周期性系统用于量子等离子体应用的优点和缺点，例如量子通信和量子干涉的产生。
2012-06-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optical Response by Time-Varying Plasmonic Nanoparticles
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC)（凝聚态物理中心（IFIMAC））；Instituto Nicolás Cabrera (INC)（尼古拉斯·卡布雷拉研究所（INC））
本文研究时变调制对亚波长金属纳米颗粒光学响应的影响，提出点偶极子解析模型和双频率有效极化率，证明时间调制可产生局域表面等离激元Floquet复制模并在宽参数范围内实现光放大。
2025-08-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Localization of Temperature Using Plasmonic Hot Spots in Metal Nanostructures: The Nano-Optical Antenna Approach and Fano Effect
由于热传递是一个扩散过程，因此在小体积中强烈定位温度是具有挑战性的。在这里，我们将展示如何克服这一限制，使用电动热点和干扰效应的制度，连续波（CW）的激励。我们介绍了一组的本地化的温度和等离子体激元光热效应的效率的品质因数。我们的计算表明，在一个三聚体纳米粒子组装的温度定位是一个复杂的功能的几何形状和尺寸。三聚体中的大纳米颗粒起到纳米光学天线的作用，而等离子体热点中的小纳米颗粒起到纳米加热器的作用。在特殊条件下，纳米颗粒三聚体内部的温度升高可以局限于小加热器纳米颗粒处的热点区域中，并且以这种方式，可以实现热热点。然而，在这种三聚体中产生温度的总功率效率远小于单个纳米颗粒的功率效率。我们可以通过使用具有纳米棒的三聚体来克服后一个缺点。在由一个纳米棒和两个球形纳米颗粒组成的三聚体组装体中，我们观察到了强烈的等离子体Fano效应，该效应导致了小加热器纳米棒中光学能量耗散的集中。因此，由于强等离子体Fano效应，在基于纳米棒的组件中产生温度的功率吸收效率大大增加。与单个纳米晶体和纳米颗粒三聚体相比，在热点中并入小纳米棒的Fano加热器显然具有最佳性能。本文所描述的热局部化原理可潜在地用于热光催化、能量转换和生物相关应用。
2016-06-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Infrared-Shielding of Plasmonic Random Metasurface Constructed by Cesium-Doped Tungsten Bronze
采用时域有限差分法对由球形或类球形纳米粒子组成的随机超颖表面在随机位移和/或随机变形下的热屏蔽性能进行了理论研究。利用超颖表面中纳米颗粒的总面积定义了有效覆盖率，并研究了近红外线反射对随机性的鲁棒性。当有效覆盖率高时，与六方密排完美超颖表面相比，纳米颗粒排列和形状随机性两者的近红外线反射降低至少20%。相反，当有效覆盖率低时，纳米颗粒排列的随机性对近红外线反射几乎没有影响。此外，纳米颗粒形状的随机性提高了近红外线反射性能。
2022-03-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Silver-Gold Bimetallic Alloy versus Core-Shell Nanoparticles: Implications for Plasmonic Enhancement and Photothermal Applications
双金属等离子体纳米颗粒能够通过改变组成来调节光学响应和化学稳定性。目前的数值模拟研究比较了Ag-Au合金，Ag@Au核壳，和Au@Ag核壳的球形和各向异性（纳米三角形和纳米棒）形状的等离子体纳米粒子。通过研究球形和各向异性（LSPR在近红外区域）的形状，与和没有带间跃迁的Au的情况下，可以解耦。明确的比较是方便的数值模型支持的仔细验证和检查文献中报道的Au-Ag合金的光学常数。虽然Au-Ag核-壳和合金纳米颗粒都表现出纯Ag和Au纳米颗粒之间的中间光学响应，但在光谱特性上存在明显差异。此外，在各向异性的纳米粒子中的金的构造的效果是完全不同的球形纳米粒子，由于在前一种情况下的Au带间跃迁的情况下。一般来说，通过掺入Au来改善Ag纳米颗粒的化学稳定性伴随着等离子体增强的降低，也适用于具有较弱效果的各向异性纳米颗粒。光热热传递研究证实，通过在球形Ag纳米颗粒中掺入Au来增加吸收也导致稳态温度增加。另一方面，各向异性纳米颗粒本身是更好的吸收剂，因此更好的光热源及其光热性质显然不会受到一种金属在另一种金属中的掺入的强烈影响。
2022-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Decay of dark and bright plasmonic modes in a metallic nanoparticle dimer
我们开发了一个通用的量子理论的耦合等离子体激元模式产生的近场局部表面等离子体激元之间的相互作用在异质金属纳米粒子二聚体。特别是，我们提供了明亮和黑暗的等离子体激元模式的频率和衰减率的解析表达式。我们表明，对于足够小的纳米颗粒，暗等离子体模式的主要衰减通道，它与光弱耦合，因此不受辐射阻尼的影响，是非辐射起源的，对应于朗道阻尼，即，衰变成电子空穴对。
2015-01-22 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
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
Coupling and Guided Propagation along Parallel Chains of Plasmonic Nanoparticles
在这里，扩展我们以前的工作在这个问题上，我们推导出一个动态的封闭形式的色散关系，严格分析导波传播沿耦合平行线性阵列的等离子体纳米粒子，操作为光学“双线”波导。与纳米颗粒的线性阵列相比，我们的研究结果表明，这些波导可以支持更长的传播长度和更多的限制光束，在较低的频率下类似于传输线段。我们的公式充分考虑了构成平行阵列的无限数量的纳米颗粒之间的整个动态相互作用，还考虑了实际存在的损耗和所涉及的等离子体材料的频率色散，为表征这种几何形状的引导特性提供了进一步的物理见解。
2010-08-30 cond-mat.mes-hall
Plasmofluidic Single-Molecule Surface Enhanced Raman Scattering from Dynamic Assembly of Plasmonic Nanoparticles
单分子表面增强拉曼散射（SM-SERS）是等离子体纳米粒子的重要应用之一。SM-SERS灵敏度关键取决于在这种纳米颗粒附近产生的等离子体热点。在传统的液相SM-SERS实验中，等离子体热点通过纳米颗粒的化学聚集来促进。这种聚集通常是不可逆的，因此，纳米颗粒不能再分散在流体中以供进一步使用。在这里，我们展示了如何将SM-SERS与等离子体极化激元辅助的等离子体纳米粒子在非结构化金属-流体界面的可逆组装相结合。我们的方法的一个独特的特点是，我们使用一个单一的倏逝波光激发的纳米粒子组装，操纵和SM-SERS测量。此外，通过利用在金属-流体界面处的等离子体激元的双重激发，我们创建了金属纳米颗粒的相互作用组件，其可以进一步用于分散纳米结构的动态光刻。我们的工作将在实现光学寻址，等离子体流体，单分子检测平台的影响。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Spatially Uniform and Defect-Tolerant Plasmonic Responses in 3D printed Gold Nanoparticle Assemblies
Paderborn University（帕德博恩大学）；Kumoh National Institute of Technology（龟尾国立科学技术院）；Gumi Electronics & Information Technology Research Institute（龟尾电子信息技术研究院）；Hallym University（韩国基督教大学）
通过弯月面引导组装制备三维金纳米颗粒柱，利用暗场散射和电磁模拟证明其等离激元响应具有空间均匀性和缺陷容忍性，并通过核-卫星结构实现组分可调的光学响应。
2026-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
The Physics of Unbounded, Broadband Absorption/Gain Efficiency in Plasmonic Nanoparticles
在适当形状的等离子体纳米结构中的异常共振原则上可以导致在宽带宽上的无限吸收/增益效率。通过开发一个封闭形式的解析解的场散射的连体的电子，我们概述了这些现象背后的基本物理，与宽带绝热聚焦的表面等离子体在纳米尺度。我们能够证明在无限小的材料损耗/增益的限制下的有限吸收/增益的明显悖论，并且我们探索了这些现象在非线性光学，spasing，能量收集和传感中的潜力。
2012-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Rhodium Nanoparticles for Ultraviolet Plasmonics
介绍了用于紫外等离子体激元的非氧化性催化贵金属铑。通过改进的多元醇还原方法合成的8 nm Rh纳米颗粒的平面三脚架在330 nm附近具有计算的局部表面等离子体共振。通过连接对氨基硫酚，局部场增强拉曼光谱和加速光损伤下观察到近共振紫外照明，而电荷转移同时增加荧光长达13分钟。结合的局部场增强和电荷转移证明了等离子体增强紫外线的基本步骤。
2015-11-16 cond-mat.mes-hall
Cooperative nanoparticle self-assembly and photothermal heating in a flexible plasmonic metamaterial
我们从理论上研究了由芳纶纳米纤维和金纳米颗粒组成的柔性等离子体超材料的平衡行为和光热效应。纤维基体被认为是一个外部的领域，重新配置的纳米粒子组装。我们发现，加热过程调谐粒子-粒子和纤维-粒子的相互作用，这改变了吸附的纳米粒子在纤维表面或聚集在孔隙空间。因此，可以通过激光照射来控制纳米颗粒的自组装。金纳米颗粒强烈吸收辐射，并有效地将吸收的能量消散为热量。通过求解与有效介质近似相关联的传热方程，我们计算了空间温升。值得注意的是，我们的理论结果与先前的实验定量一致。这表明我们可以忽略粒子团簇引起的等离子体耦合效应。讨论了激光光斑大小和强度对光热加热的影响。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Crystallographic investigation of Au nanoparticles embedded in a SrTiO$_3$ thin film for plasmonics applications by means of synchrotron radiation
采用两步沉积法在SrTiO $_3$基质中生长了具有等离子体激元应用潜力的自组织单晶Au纳米粒子。这些金纳米粒子的结晶择优取向的研究，通过同步辐射硬X射线衍射。纳米颗粒优先沿衬底法线（001）与（111）方向对齐，而发现$[110]_{SrTiO_3} \: || \: [110]_{Au}$和$[100]_{SrTiO_3} \: || \: [110]_{Au}$具有两个面内取向。此外，观察到来自具有平行于衬底法线（001）的（001）方向的纳米颗粒的较小衍射信号;再次发现两个面内取向，具有$[100]_{SrTiO_3} \: || \: [100]_{Au}$和$[100]_{SrTiO_3} \: || \: [110]_{Au}$。发现两种面内取向的粒子数依赖于第一步生长的金膜的厚度。
2014-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spatial Modulation Microscopy for Real-Time Imaging of Plasmonic Nanoparticles and Cells
空间调制显微镜是一种最初为单个纳米物体的定量光谱学而开发的技术。在这里，一个平行的实现的空间调制显微镜技术的基础上，能够在kHz的频率解调线检测器。使用等离子体纳米天线阵列和与金纳米颗粒孵育的树突状细胞显示成像系统的能力。
2012-03-27 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.med-ph
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
Quantum corrected model for plasmonic nanoparticles: A boundary element method implementation
我们提出了最近开发的用于等离子体纳米颗粒的量子校正模型（QCM）的变体[Nature Commun. 3，825（2012）]使用非局部边界条件。QCM解释了耦合金属纳米颗粒窄隙区域中的电子隧穿，导致新的电荷转移等离子体的出现。我们的方法的优点是，它强调了隧道的非局部性质，只引入接触电阻，而不是欧姆损耗通过隧道。此外，它可以更容易地实现在边界元法（BEM）的方法。我们开发的QCM使用非局部边界条件的方法，并提出了我们的边界元实现的模拟结果与原来的QCM是很好的协议。
2015-05-13 cond-mat.mes-hall
Enhanced plasmonic absorption in spontaneous nanocomplexes of metal nanoparticles with surface modified HPHT nanodiamonds
本研究系统探究金/银纳米颗粒与表面改性HPHT纳米金刚石自发形成复合物，发现低金属浓度下等离激元吸收可增强124%，并提出电荷重分布与干涉效应的竞争模型。
2025-03-26 cond-mat.mes-hall
Experimental and ab initio ultrafast carrier dynamics in plasmonic nanoparticles
等离子体纳米结构的超快泵浦-探测测量探测激发载流子的非平衡行为，这涉及在典型的经验分析中模糊的几种竞争效应。在这里，我们提出了泵浦-探测测量的等离子体纳米粒子与一个完整的理论描述的基础上的第一性原理计算的载流子动力学和光学响应，免费的任何拟合参数。我们占详细的电子结构的影响，在态密度，激发载流子分布，电子-声子耦合，和介电函数，使我们能够避免有效的电子温度近似。使用这种计算方法，我们得到了很好的定量协议与瞬态吸收测量的光谱和时间特征。在我们的实验和计算中，我们确定了两个主要贡献的初始响应与不同的签名：短寿命的高度非热激发载流子和长寿命的热化载流子。
2016-12-24 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Atomistic Multiscale Modeling of Colloidal Plasmonic Nanoparticles
本文提出全原子多尺度ωFQFμ/FQ方法，耦合等离激元基底模型与可极化溶剂力场，实现溶剂化真实尺寸等离激元纳米粒子光学响应的高精度模拟。
2024-07-02 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Accessing Plasmonic Hotspots using Nanoparticle-on-Foil Constructs
典型的镜面上纳米粒子几何形状（NPoM）中的金属-绝缘体-金属（MIM）纳米间隙提供具有小于$V/V_0$ $<$ $10^{-6}$的模体积的光的深亚波长限制。然而，对这些热点的访问受限于捕获光的高平面内$k_{//}$与自由空间平面波之间的阻抗失配，使得光的输入耦合和输出耦合困难。在这里，通过构建具有薄金属膜的箔上纳米颗粒（NPoF）系统，我们展示了绝缘体-金属-绝缘体（IMI）模式和MIM间隙模式的混合，从而产生MIMI模式。这种混合通过从金属膜的两侧入射的光提供了对等离子体纳米腔的多通道访问。通过白光散射和表面增强拉曼散射实验测量了薄箔MIMI模的红调谐和近场强度。我们进一步讨论了NPoF系统的实用性，因为几何形状允许严格限制的光通过不同的端口简单地访问。
2021-07-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Spontaneous radiation of a two-level atom into multipole modes of a plasmonic nanoparticle
我们考虑位于球形等离子体纳米粒子（NP）附近的激发二能级系统（TLS）的弛豫。TLS的跃迁频率被假定为与NP等离子体共振的凝聚点的频率一致。我们表明，TLS激发的弛豫是一个两步的过程。在初始指数衰减之后，TLS进入拉比振荡。根据TLS和NP之间的距离，TLS处于激发态的概率呈现出混沌或接近规则的振荡。在后一种情况下，TLS-NP系统的本征频率与NP多极模式之一相一致。
2014-02-20 cond-mat.mes-hall
Single plasmon hot carrier generation in metallic nanoparticles
金属纳米粒子中局域表面等离子体激元衰变产生的热载流子由于其在光电、光伏和光催化等方面的应用而受到广泛的研究。从经典的角度来看，等离子体激元是纳米粒子中电子的相干振荡，但它们的量子化性质在量子等离子体学的新领域中脱颖而出。在这项工作中，我们介绍了一个量子力学材料的具体方法来描述单量子化等离子体的衰变成热电子和空穴。我们发现，热载流子产生率显着不同的半经典预测。我们还研究了没有等离子体特征的激发的衰减，并表明它们的热载流子速率与小纳米颗粒的等离子体激发的衰减相当。我们的研究提供了一个严格的和一般的基础，为进一步发展等离子体激元热载流子的研究，在等离子体激元制度所需的超小型设备的设计。
2019-04-07 cond-mat.mes-hall
Full three-dimensonal reconstruction of the dyadic Green tensor from electron energy loss spectroscopy of plasmonic nanoparticles
电子能量损失谱（EELS）已成为研究等离子体纳米粒子的有力工具，但解释EELS结果的光学量，如光子局域态密度，仍然具有挑战性。最近的工作表明，在限制性的假设下，包括准静态近似的适用性和由单一模式支配的等离子体响应，可以将EELS重新表述为用于重建等离子体本征模的断层扫描方案。在本文中，我们解除这些限制，制定EELS作为一个反问题，并表明，完整的并矢格林张量可以重建任意形状的等离子体粒子。我们的方法的关键步骤是一个通用的奇异值分解的并矢格林张量和压缩感知优化的膨胀系数的确定。我们证明了我们的原型纳米棒，蝴蝶结，立方体几何形状的计划的适用性。
2015-09-07 cond-mat.mes-hall
Fluorescence coupling to plasmonic nanoparticles
单光子发射器（量子点）和具有特定尺寸和形状的定制金属纳米颗粒的组合允许对光与物质之间的相互作用进行详细研究。纳米粒子增强的近场光学效应会强烈影响附近荧光量子点的吸收和发射。我们表明，一个受控的空间安排，使分析和理解的偏振依赖耦合金属纳米粒子和几个或单个荧光量子点之间。的荧光光谱和寿命的修改进行了分析，并比较以及与模拟。
2017-04-20 cond-mat.mes-hall
Optical interaction of the NV- centre in diamond with a plasmonic metal nanoparticle
我们提出了一个严格的理论模型，金刚石中的氮空位（NV）中心和等离子体金属纳米颗粒（MNP）之间的光学相互作用，伴随着一个计算效率高的程序来解决的演变。所提出的模型使我们能够成功地解释现有的光学发射测量的NV中心在存在和不存在的金属纳米粒子。我们表明，NV等离子体相互作用提供了一个多功能的新途径，以提高和控制的NV中心的光发射。可以利用MNP类型和尺寸、NV-MNP中心分离、浸没介质介电常数和NV相对于MNP表面的取向的改变来改进过多的基于NV中心的纳米器件。
2022-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Radiative heat flux through a topological Su-Schrieffer-Heeger chain of plasmonic nanoparticles
我们研究了InSb纳米颗粒沿Su-Schrieffer-Heeger链的辐射热输运。我们表明，在拓扑非平凡阶段，边缘模式占主导地位的辐射热输运，尽管他们强烈的本地化在有限链的边缘，由于第一个和最后一个粒子的长程耦合。我们进一步讨论了纵向和横向的带和边缘模式的热传递相对于链长的标度律，并得出结论，这两种类型的模式服从相同的标度律。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall
Single-Photon Nanoantenna with in Situ Fabrication of Plasmonic Ag Nanoparticle at an hBN Defect Center
我们提出了一种实用的新方法来制作耦合单量子发射体-等离子体纳米天线系统。利用等离子体纳米天线对六方氮化硼多层膜中单个缺陷中心的发射特性进行了研究。通过对hBN多层膜上的薄银膜进行去湿，以尺寸受控的方式获得等离子体纳米天线，对缺陷没有不利影响。一个非常相同的单缺陷中心进行了研究，并没有纳米天线，以证明其发射特性的修改。基于去湿过程中的初始银膜厚度，观察到按需增强和猝灭效应。为了获得确定性的耦合强度，电磁仿真模型，根据实验。荧光寿命，辐射和非辐射发射率计算用于估计的缺陷纳米天线系统的空间配置，以及确认实验结果。我们的方法提供了一个低成本和不复杂的耦合方案作为替代的扫描探针尖端天线技术。
2020-03-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
Structural studies of the silica sol-gel glasses doped with copper selenide nanoparticles with plasmonic resonance absorption
工作背景：半导体掺杂玻璃经过多年的积极处理，并继续受到极大的关注，因为挑战各种化学性质的纳米半导体的特性。铜硫族化合物已经发现了与主要半导体纳米颗粒特定的量子限制效应一致的等离子体特性。目的：本工作的目的是研究具有硒化铜纳米颗粒的溶胶-凝胶衍生的二氧化硅玻璃的结构和光学特征，其在近红外范围内表现出等离子体光吸收的外观。方法：所研究的样品是通过一种新颖的溶胶-凝胶技术制备的，该技术实现了硒化铜的同时合成和介孔二氧化硅的烧结。采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和光学吸收光谱对硒化铜玻璃进行了表征。结果：用XRD和TEM技术证实了纳米Cu 2-xSe颗粒的形成，其尺寸范围为100-150 nm。其主要光学性质由可见光和近红外波段的特征吸收来表征。在2.10-2.36 eV范围内评价了直接跃迁的Eg。纳米颗粒中的等离子体共振由于载流子浓度增加而起源于具有可变化学计量比的Cu 2-xSe纳米颗粒的固有缺陷。在合成过程中，可以通过Cu/Se比来控制其能量。
2022-11-25 cond-mat.mes-hall
1,000-Fold Enhancement of Light-Induced Magnetism in Plasmonic Au Nanoparticles
磁的超快光学控制策略几十年来一直是激烈研究的主题，因为磁存储器，自旋电子学和量子计算等技术的潜在影响，以及在光学隔离和非互易性等应用中的非线性光学控制和调制的机会。在这里，我们报告的第一个实验量化的等离子体金纳米粒子由于逆法拉第效应（IFE）的光致磁化。发现纳米颗粒中的感应磁矩比在块状Au中观察到的大约1，000倍，并且比来自优化的磁性纳米颗粒胶体（例如磁铁矿）的磁矩大约20倍。此外，磁化和退磁动力学是瞬时的亚皮秒的时间分辨率内，我们的研究，支持相干转移的角动量从圆极化激发的电子气的轨道角动量的机制。
2019-04-25 cond-mat.mes-hall
Aluminum Nanoparticles with Hot Spots for Plasmon-Induced Circular Dichroism of Chiral Molecules in the UV Spectral Interval
具有热点的等离子体纳米晶体能够将光能定位在小空间中。在这样的物理系统中，分子和等离子体激元之间的近场相互作用可以变得特别强。本文考虑了纳米颗粒二聚体和手性生物分子的情况。在我们的模型中，一个手性分子被放置在两个等离子体纳米粒子之间的间隙中，在那里发生电磁热点。由于许多重要的生物分子在紫外光中具有光学跃迁，因此我们考虑铝纳米颗粒的情况，因为它们在蓝色和紫外光谱区间提供了强烈的电磁增强。我们的计算表明，由手性分子和铝二聚体组成的复合物在等离子体光谱区表现出很强的CD信号。与标准的Au和Ag纳米晶体相比，Al系统可以在典型的生物分子的光学跃迁和纳米晶体的等离子体带之间具有好得多的光谱重叠。总体而言，我们发现与其他常用研究的等离子体和介电材料相比，用作CD天线的Al纳米晶体表现出独特的特性。在这项研究中研究的等离子体系统可以潜在地用于传感生物分子的手性，这是感兴趣的应用，如药物开发。
2017-04-18 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
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
MNPBEM - A Matlab toolbox for the simulation of plasmonic nanoparticles
MNPBEM是一个Matlab工具箱，用于使用边界元法（BEM）方法模拟金属纳米颗粒（MNP）。该工具箱的主要目的是解决麦克斯韦方程组的介电环境中的机构与均匀和各向同性介电函数分离的突变界面。虽然这种方法原则上适用于任意的身体尺寸和光子能量，但它被测试（可能是最好的）用于尺寸从几纳米到几百纳米的金属纳米颗粒，以及光学和近红外区域的频率。该工具箱已经用Matlab类实现。这些类可以很容易地组合，其优点是可以灵活地适应各种应用程序的仿真程序。
2011-09-27 cond-mat.mes-hall
Colloidal Synthesis of Crystalline Aluminum Nanoparticles for UV Plasmonics
纳米技术的许多应用依赖于高质量结晶纳米颗粒（NPs）的广泛可用性。虽然贵金属纳米粒子（金和银）的化学合成已经很好地掌握，但将金属纳米粒子的光学响应推向紫外线需要其他材料，如铝。尽管到目前为止已经报道了Al纳米颗粒的化学合成的一些示范，但是允许与大规模生产兼容的宽范围的NP尺寸的精细加工路径尚未被证明。在这篇文章中，我们报告的生产球形，尺寸可控的结晶铝纳米颗粒从商业铝箔和不使用催化剂。所提出的方法结合了声化学与溶剂化学，是完全可扩展的。所获得的NP具有由薄氧化铝壳包围的10-100 nm结晶Al核，允许在乙醇中的长期稳定性。定义良好的等离子体共振在紫外线和可见光范围内的实验证明在单个纳米粒子。
2022-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Predictability of localized plasmonic responses in nanoparticle assemblies
设计具有所需纳米光子特性的纳米结构是纳米光学和纳米光子学的关键任务。在这里，局部纳米粒子的几何形状和它们的等离子体激元响应之间的相关关系，建立使用编码器-解码器神经网络。在im 2spec网络中，通过将观察到的几何形状编码为少量潜变量，然后解码为等离子体光谱，建立局部粒子几何形状和局部光谱之间的相关关系;在spec 2 im网络中，这种关系被颠倒了。令人惊讶的是，这些减少的描述允许高准确性的预测的局部响应的基础上的几何形状的固定组合物和化学状态的表面。潜在的空间分布和相应的解码和最接近的（在潜在的空间）编码图像的分析产生洞察纳米粒子阵列中的等离子体相互作用的生成机制。最终，这种方法为确定可以产生最接近所需光谱的配置创建了一条路径，为纳米等离子体结构的随机设计铺平了道路。
2020-09-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic moment generation in small gold nanoparticles via the plasmonic inverse Faraday effect
我们从理论上研究了圆偏振激光在金纳米颗粒中产生磁矩的过程。为此，我们描述了集体电子动力学在金纳米粒子使用半经典的方法的基础上的量子流体动力学模型，该模型采用了打印-UNR量子多体和非局域效应，如电子溢出，Hartree势，以及交换和相关效应。我们使用变分方法来研究呼吸和偶极动力学引起的外部电场。我们发现，金纳米粒子可以建立一个静态的磁矩通过与圆偏振激光场的相互作用。我们分析，负责任的物理机制是等离子体，轨道逆法拉第效应，这可以理解从时间平均的电子电流，包含电流在纳米粒子表面上旋转。计算的激光诱导的磁矩是相当大的，约0.35 μ B/原子的激光强度为450 GW/cm 2的等离子体共振。
2018-10-04 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Circular dichroism in nanoparticle helices as a template for assessing quantum-informed models in plasmonics
随着等离子体的特征长度迅速接近亚纳米范围，量子信息模型可以捕获经典电动力学的标准近似无法访问的电子气量子性质的那些方面，甚至超越自由电子描述，变得越来越重要。在这里，我们提出了一个模板，通过金属纳米粒子螺旋的圆二色性信号，比较和验证这些模型的预测。为了说明的目的，我们比较了三种广泛使用的模型，每种模型在不同的纳米颗粒分离和支配其自身的物理机制，即流体动力学Drude模型，广义非局部光学响应理论，和量子校正模型隧道效应。我们的计算表明，事实上，每种情况下的特点是从根本上独特的响应，总是不同的预测的局部光学响应近似的经典电动力学，占主导地位的模型敏感的吸收双峰功能。在圆二色光谱中，模型之间的显著差异表现为容易追踪的符号变化，而不是相邻的吸收峰，从而克服了实验分辨率的限制，并能够有效地评估量子信息理论对极端纳米等离子体的适用性。
2018-09-07 cond-mat.mes-hall
Hot Carrier extraction with plasmonic broadband absorbers
从金属纳米结构中提取热载流子在光催化、光化学和光探测等领域有着广泛的应用前景。一个限制是许多金属纳米结构支持单个等离子体共振，因此将光-电荷-载流子活性限制在光谱带。在这里，我们证明了单层的等离子体纳米粒子可以组装在一个多叠层的分层配置，以实现宽带，近单位的光吸收，这是空间定位在纳米粒子层。我们表明，这种增强的吸光度导致$\sim$ 40倍的增加，在光子-电子转换效率的等离子体纳米结构。我们开发了一个模型，成功地捕捉到这些结构中的等离子体激元热电子电荷产生和分离的基本物理。该模型还使我们能够建立有效的热载流子提取仅限于具有高于肖特基结能量的光子和金属纳米颗粒的局部光吸收重叠的光谱区域。
2016-01-13 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Energy-Resolved Femtosecond Hot Electron Dynamics in Single Plasmonic Nanoparticles
针对数十纳米金结构中热载流子飞秒动力学缺乏直接实验证据的问题，研究人员采用单颗粒时间-角度-能量分辨光发射光谱技术，首次直接测量了纳米金内热载流子寿命，发现10 nm颗粒可用于研究本征金属动力学。
2023-02-25 cond-mat.mes-hall
Self-Assembled Ligand-Capped Plasmonic Au Nanoparticle Films in the Kretschmann Configuration for Sensing of Volatile Organic Compounds
紧密堆积的Au纳米颗粒的膜通过它们的集体等离子体共振而电动耦合。这种集体光学响应导致增强的光-物质相互作用，这可以在各种应用中利用。在这里，我们展示了它们在检测挥发性有机化合物中的应用，使用甲醇作为测试案例。通过控制溶剂的蒸发，通过胶体Au纳米颗粒（~10 nm直径）的界面自组装获得了几cm 2以上的有序膜。尽管这种尺寸的孤立纳米颗粒固有地是非散射的，但是当布置在紧密堆积的膜中时，等离子体激元耦合导致强反射率和吸收率。首先证明了通过纳米颗粒膜的UV-Vis透射测量的气相甲醇浓度的原位跟踪。接下来，在原位椭圆偏振的自组装膜中的Kretschmann（也称为ATR）配置显示，以产生增强的灵敏度，特别是与相位差测量。我们的研究表明，自组装膜的光谱响应的理论模型与实验原位传感实验之间的良好协议。同时，理论框架为解释各种观察到的实验趋势提供了基础。将周期性纳米颗粒膜与Kretschmann配置中的椭圆偏振法相结合是一种基于胶体制造方法的用于挥发性有机化合物（VOC）传感应用的高灵敏度和选择性等离子体薄膜器件的有前途的策略。
2022-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
