Tunable plasmonic properties of spatially overlapping asymmetric nanoparticle dimers
本文通过改变间隙、形貌、组成和厚度，研究空间重叠对称与非对称纳米颗粒二聚体的可调谐等离激元特性，发现非对称结构可产生更宽共振位移，并据此优化传感性能，最高品质因数达3.04。
2024-04-30 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
Particle Size-Dependent Onset of the Quantum Regime in Ideal Dimers of Gold Nanospheres
我们报告的纳米粒子尺寸依赖的量子隧穿电子在三个不同尺寸（30，50和80 nm）的高度均匀的金纳米球二聚体的亚纳米间隙的发病。对于精确的等离子体激元，通过一系列烷二硫醇接头（C2-C16）在单个C-C键的水平上系统地控制间隙距离。相应的单粒子散射光谱表明，对于较大的二聚体的量子效应的发病发生在较大的间隙距离：C6为80 nm，C5为50 nm，和C4为30 nm的二聚体。二维非局域和量子校正模型（QCM）计算揭示了这一实验观察的物理起源：由于间隙中更大的有效导电体积，较大颗粒的较低曲率导致更高的隧穿电流。我们的研究结果有可能影响的情况下，精确的几何控制等离子体特性是至关重要的，如在混合（分子-金属）和/或量子等离子体器件。
2021-10-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hybrid modes in a single thermally excited asymmetric dimer antenna
相邻天线的单个二聚体中的混合模式的研究是优化大规模超颖表面或由亚波长构建块组成的任何复杂天线结构的远场电磁（EM）响应的重要步骤。在这里，我们提出了远场红外空间调制光谱（IR-SMS）测量的一个单一的热激发的非对称二聚体的方形金属-绝缘体-金属（MIM）天线由纳米间隙分开。通过热涨落，天线的所有电磁模式被激发，并且可以同时观察到混合成键模式和反键模式。我们研究后者内的等离子体杂交模型，并分析其对远场响应的影响。
2021-03-13 physics.optics
Hybridization of Graphene-Gold Plasmons for Active Control of Mid-Infrared Radiation
本文提出石墨烯等离激元与金局域等离激元杂化增强耦合效率，实现中红外超表面17%调制率与16 kHz开关速度，并展望热辐射范围强耦合应用。
2023-05-10 physics.app-ph 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
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
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
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
Absorption cross-section spectroscopy of single strong coupling system between plasmon and molecular exciton resonance using single silver nanoparticle dimer generating surface enhanced resonant Raman scattering
研究了由单一银纳米粒子二聚体和少量染料分子组成的单一强耦合体系在表面增强共振拉曼散射（SERRS）猝灭过程中吸收截面的光谱变化。通过从消光截面中减去散射截面获得吸收截面。这些横截面的光谱变化进行了评估，使用一个经典的杂交模型组成的等离子体激元和分子激子，包括一个分子的多级属性。在散射和消光截面的变化表现出蓝移，其峰值能量和增加的峰值强度，分别在SERRS淬火。这些属性有效地再现在模型中，通过降低耦合能量。特别地，散射和消光截面中的峰表现为吸收截面中的峰或谷，这取决于散射损失的程度，这反映了二聚体尺寸。这些结果对于优化强耦合体系的电子激发态介导的光物理和光化学效应是有用的。
2019-02-23 physics.optics
Specific Nucleic Acid Detection Using a Nanoparticle Hybridization Assay
本研究开发盐老化偶联引物的金纳米颗粒杂交聚集测定，无需信号放大即可特异性识别SARS-CoV-2的94 bp DNA靶序列，并通过等离子体位移、电泳和扩散系数验证其可行性。
2024-09-06 physics.optics q-bio.BM
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
Ab-initio nanoplasmonics: The impact of atomic structure
我们提出了一个从头计算的金属纳米粒子二聚体中的局部表面等离子体的杂化研究。原子结构是量子纳米等离子体理论研究中经常被忽略的一个重要因素，当考虑纳米粒子间的亚纳米间隙时，原子结构对纳米粒子的光吸收特性有很大的影响。我们证明，这影响的二聚体的光学共振的杂交，并导致显着较小的电场增强相比，标准的jeldom模型。此外，我们表明，在微观尺度上的金属表面的量子化成为重要的等离子体激元响应的其他众所周知的量子校正，这意味着原子结构必须考虑到现实的纳米等离子体激元器件获得定量预测。
2014-10-16 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.optics
Faraday Rotation and Circular Dichroism Spectra of Gold and Silver Nanoparticle Aggregates
研究了贵金属纳米粒子团簇的磁光响应。我们考虑粒子的光致偶极子之间的相互作用。在磁场的存在下，最简单的非手性簇，二聚体，表现出圆二色性（CD）。二聚体的CD取决于磁场和光波矢量的方向。稠密星系团的CD对磁场的依赖性很弱。在从簇散射时，具有偏振方位$φ$的入射线偏振光变为椭圆偏振。偏振方位角旋转和椭圆度角变化是$2 φ$的正弦函数。团簇的各向异性和手征性控制了这些正弦函数的振幅和偏移。法拉第旋转和法拉第椭圆率也是$2 φ$的正弦函数。在表面等离子体激元频率附近，法拉第旋转和法拉第椭圆率增大。
2012-12-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Thermoplasmonics under optically coupled regime: A Numerical Study of Dimers, Nanolenses, and Switchable Clusters
通过光学耦合控制等离子体纳米结构的热效应，研究双极、纳透镜和可切换簇的热分布与调控方法，为热等离子体系统设计提供新思路。
2025-12-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Permittivity model selection based on size and quantum-size effects in gold films
本文以金纳米颗粒半径为准则选择介电常数模型，通过实验与Mie理论计算确定5–6 nm为量子效应主导的临界直径，并验证Hampe-Shklyarevsky模型的适用极限。
2023-07-08 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
Beyond the PT-Broken Phase: Constant-Frequency Oscillation from Floquet Hybridization
Chongqing University（重庆大学）；Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；China University of Mining and Technology（中国矿业大学）；City University of Hong Kong（香港城市大学）
本研究通过Floquet杂化在合成频率维度实现恒定频率振荡，突破传统空间PT破缺相限制，并实验验证了其机制。
2026-10-05 physics.app-ph physics.optics
Plasmonic Dimers Enhanced Polarized Single Photon Coupled to Optical Nanowire
我们提出了一个系统，用于引导等离子体增强的偏振单光子进入光学纳米线（ONW）导模。结果表明，金纳米棒二聚体（GNRD）的存在可以显著增强量子发射体（QE）的自发发射特性，从而产生高偏振、高亮度的单光子发射.我们已经计算出，一个高的Purcell因子为279，耦合效率为11%，和单光子的偏振度（DOP）估计高达99.57%，在引导模式的ONW适当地放置一个QE的GNRD系统的优化位置。这种混合量子系统可以与光纤网络相连接，为可能的量子信息处理和量子密码学应用打开了大门。
2022-12-17 physics.optics quant-ph
Emergent Nonlinear Phenomena in a Driven Dissipative Photonic Dimer
涌现现象是自然界中普遍存在的现象，指的是复杂非线性系统中空间、时间或时空的斑图形成，这种现象在单粒子水平的微观描述中是不包含的。例子从量子和经典多体系统中物质的新相，到星系形成或神经动力学。两个特征现象是超过特征相互作用长度的长度尺度和自发对称性破缺。集成光子学的最新进展表明，在复杂耦合非线性光学系统中研究出射现象是可能的。在这里，我们证明了一个强耦合（“二聚体”）对光子集成克尔微谐振器，在“单粒子”（即个别谐振器）水平产生很好理解的耗散克尔孤子的平衡驱动，表现出涌现的非线性现象。通过探索二聚体相图，我们发现了意想不到的，因此不可预测的制度孤子跳跃，自发对称性破缺，并定期出现（中）相称色散波。这些现象不包括在单粒子的描述和有关的杂化超模之间的参数频率转换。此外，通过电控制超模杂交，我们实现了二聚体孤子和色散波之间的光谱干涉图案的宽调谐性。我们的研究结果提供了第一个关键的一步，对孤子网络和多模晶格中涌现的非线性现象的研究。
2020-05-23 nlin.PS physics.optics
Synchronization-induced flat bands in driven-dissipative dimer-waveguide chains
Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Guangdong Technion–Israel Institute of Technology（广东以色列理工学院）；ITMO University（伊托莫大学）；Institute for Basic Science（基础科学研究所）；Korea University of Science and Technology（韩国科学技术院）；Massey University（梅西大学）
研究驱动耗散双极波导链中同步诱导平板带的特性，通过泵浦强度或共振器距离控制双极同步状态，揭示其在不同相位 regime 下的动态行为及实验可观察的局部化态。
2026-03-27 cond-mat.other 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
Quality factor of plasmonic monopartite and bipartite surface lattice resonances
表面晶格共振（SLR）是由局域表面等离子体（LSP）和传播的瑞利反常（RA）之间的杂交产生的纳米颗粒共振的集体激发。与相应的LSP相比，SLR表现出更高的品质因数。事实上，由于品质因数取决于组成共振和它们的杂化，如何以解析形式将其参数化是一个重要的问题。我们已经研究了角分辨和偏振分辨反射光谱，时间耦合模理论（CMT）和时域有限差分（FDTD）模拟所产生的二维金单组分纳米粒子阵列的SLR。的SLR的散射矩阵的制定，揭示了光谱失谐和LSP和RA之间的相互作用强度在管理的品质因数的重要性。然后，我们扩展CMT方法来研究二分阵列，其中纳米颗粒二聚体，并发现两个LSP之间的耦合起着重要作用，进一步提高品质因数。具体地，耦合参与控制失谐因子以及确定耦合的亮或暗模式是否与RA杂交。暗模式杂交可以强烈地增强品质因数，这在单组分对应物中是不可能的。
2021-08-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dynamic Control of Third-order Nonlinear Optical Properties of Gold Nanoparticle/Liquid Crystal Composites under External Electric Fields
本研究针对金纳米粒子/向列相液晶复合材料，通过外电场调控液晶重构以改变金纳米粒子排列与二聚体形成，实现三阶非线性光学吸收性质的动态控制，为可调谐光子器件提供了可能。
2025-02-14 cond-mat.soft physics.optics
Spatio-spectral metrics in electron energy loss spectroscopy as a tool to resolve nearly degenerate plasmon modes in dimer plasmonic antennas
针对EELS难以解析二聚体天线近简并等离激元模式的问题，提出同时利用光谱和空间敏感性的度量方法，成功识别并确定了多个模式的能量，提升了信息提取能力。
2023-02-08 cond-mat.mes-hall 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
Geometry Dependent Localization of Surface Plasmons on Random Gold Nanoparticle Assemblies
本文研究几何无序金纳米颗粒组装体中局域表面等离激元的杂化行为，揭示其空间与光谱局域化对纳米颗粒厚度的依赖关系及转变机制。
2025-02-05 cond-mat.dis-nn physics.optics
Optical scattering resonances of single plasmonic nanoantennas
我们使用共焦散射光谱研究了单个二聚体纳米天线的远场光学共振。具有不同的臂长和粒子间间隙大小的单天线阵列上的实验表明，由于几何共振和等离子体激元杂交的组合，等离子体激元模式的大的光谱位移。所有的共振大大拓宽相比，那些小纳米棒在准静态限制，我们归因于一个大大增强的天线模式的辐射阻尼。的散射光谱进行了比较，证明了近场和远场特性的半波天线与严格的模型计算。
2007-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Gain-compensated metal cavity modes and a million-fold improvement of Purcell factors
本文通过增益补偿等离激元二聚体的严格模式理论，将品质因子从10提升至26000以上、峰值珀塞尔因子从约3000提升至超过100亿，并证明有效模式体积和辐射beta因子基本不变。
2024-05-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
The Effect of Spike Geometry on the Linear and Nonlinear Plasmonic Properties of Gold Nanourchins
本文通过稳态/瞬态吸收光谱与电磁模拟，系统研究了金纳米海胆尖刺几何形状对其等离子体共振的影响，揭示暗模式、避雷针效应及尖刺纵横比与分布对共振红移和场增强的关键作用。
2025-07-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Van der Waals Nanoantennas on Gold as Hosts for Hybrid Mie-Plasmonic Resonances
本研究构建金上WS$_2$范德华纳米天线混合系统，实现米氏共振与等离激元模式杂化，获得高达20倍品质因子提升及超腔模式，显著增强电场与Purcell因子，为纳米光子学和传感提供新可能。
2023-05-03 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
