Quantum Emitters near Layered Plasmonic Nanostructures: Decay Rate Contributions
我们介绍了一个数值框架，用于计算衰减率的贡献时，激发的两级量子发射体位于附近的层状等离子体纳米结构，特别强调的情况下，金属基板上的等离子体纳米结构，其中存在三个衰减通道：自由空间辐射，欧姆损失，和激发表面等离子体极化激元（SPP）。衰变率贡献的计算是基于惠更斯的等效原理连同近场到远场的局部电场的变换，从而使我们能够辨别与自由传播波而不是SPP相关联的电磁场的部分。该方法被施加到一个发射器内部和附近的间隙等离子体共振器的情况下，强调强的位置和方向的总衰减率的依赖关系，不同的衰减通道，辐射模式，SPP激励的方向性的贡献。
2016-09-15 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
Chiral Plasmonic Nanostructures Enabled by Bottom-Up Approaches
本文综述了手性等离子体激元的研究进展。近年来，对手性等离子体激元结构工作原理的理解取得了重大进展。随着微米和纳米纤维技术的进步，各种手性等离子体纳米结构已经在实验上实现;这些定制的手性光学性质大大超过了它们的分子对应物。我们专注于使用自下而上的方法创建的手性等离子体纳米结构，这不仅允许合理的设计和制造，但最有趣的是，在许多情况下，还可以动态操纵和调整手性响应。我们首先讨论了等离子体激元诱导的手性，从等离子体激元激发的手性分子的相互作用。随后，我们讨论了本征手性胶体，由于它们的手性形状而产生光学手性。最后，我们讨论了等离子体手性，通过安排非手性等离子体粒子到静态或主动模板上的手配置。手性等离子体纳米结构由于其比天然分子大得多的光学手性而在实际应用中非常有希望。此外，手性等离子体纳米结构提供了可工程化的和动态的手性光学响应，这在分子系统中是难以实现的。因此，我们预计，手性等离子体激元领域将吸引进一步广泛的关注，从对映体选择性分析的手性传感，结构测定，原位超灵敏检测多种疾病的生物标志物，以及跨膜转运和细胞内代谢的光学监测的应用。
2021-04-30 physics.app-ph physics.optics
Designing rotational motion of charges on plasmonic nanostructures excited by circularly polarized light
本研究通过模型计算和时域有限差分模拟，证明空间均匀的圆偏振光可利用等离激元结构的旋转对称性，在孤立纳米板和周期性阵列中激发并操控高自由度的电荷旋转运动。
2024-07-30 physics.optics
Single Defect Centers in Diamond Nanocrystals as Quantum Probes for Plasmonic Nanostructures
我们提出了两个应用程序的一个单一的氮空位中心的纳米金刚石作为量子探针的等离子体纳米结构。通过用原子力显微镜拾取预先表征的纳米颗粒并将其放置在所需位置，以高度受控的方式实现与纳米结构的耦合。本地发射到纳米线的空间控制几个纳米的单激发演示。此外，一个等离子体领结天线的电磁环境的二维地图推导出来，类似于荧光寿命纳米极限。
2011-03-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hybrid KTP-plasmonic nanostructures for enhanced nonlinear optics at the nanoscale
寻求用于非线性光学过程的小型化元件需要一种方法来克服由于有源介质的有效尺寸减小而导致的效率损失。我们在这里调查的纳米尺寸的非线性电介质晶体和金属纳米天线，受益于非线性介质的固有的非线性转换效率和局部场增强金属纳米结构中的等离子体共振的组合。实验和数值模拟之间的仔细比较揭示了所观察到的隔离元件和它们的混合结构之间的二次谐波产生强度的10至1000倍增强可以明确地归因于金晶体结构的非线性晶体上的等离子体共振的场增强效应，而在铝基混合结构中观察到的增强归因于等离子体天线上的线性介电效应。
2020-01-20 physics.optics
Ultrafast coherent energy transfer with high efficiency based on plasmonic nanostructures
利用主方程方法和电磁格林张量技术，建立了等离子体热点中一对施主和受主分子的能量转移动力学理论。非局部效应已被认为是通过使用流体力学模型。研究了在强耦合条件下等离子体纳米结构中两分子间的相干相互作用。结果表明，当考虑量子相干性的贡献时，一对分子间的能量转移效率可以得到很大的提高，转移时间可以减少到几十飞秒。并对这种现象的物理根源进行了分析。这种超快和高效的能量转移机制可能有利于人工光捕获设备。
2017-12-27 physics.optics
Ultraviolet interband plasmonics down to the vacuum UV with ultrathin amorphous silicon nanostructures
研究证明超薄非晶硅纳米结构可在100–300 nm直至真空紫外波段产生带间等离子体共振，并据此设计波长与偏振选择性吸收体。
2025-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmonic Optical Tweezers based on Nanostructures: fundamentals, advances and prospects
金属纳米结构在亚波长尺度上限制光的能力使纳米技术领域有了新的前景和机会。利用这一独特的优势，纳米光学捕获技术已被开发出来，以应对从生物学到量子光学等广泛领域的新挑战。本文从基础理论出发，综述了近场光学操纵技术在金属纳米结构上的研究进展，重点介绍了近场光学操纵技术在分子技术中的一些最有前途的进展，如对生物单分子的精确控制。我们还提供了一个概述纳米操纵技术的未来可能的研究方向。
2019-07-25 physics.optics
Mixing of spin and orbital angular momenta via second-harmonic generation in plasmonic and dielectric chiral nanostructures
我们提出了一个理论研究的特性的非线性自旋轨道角动量耦合的二次谐波产生诱导的等离子体和介电纳米结构的中心对称材料。特别是，相位奇异性和偏振螺旋在基波和二次谐波光场的纵向分量和散射体的对称性属性之间的连接进行了讨论。通过深入比较结构化光束与等离子体和介电纳米结构的相互作用，我们发现，表现出磁共振和电共振的全介电和等离子体纳米结构具有可比的二次谐波转换效率。此外，还揭示了单个和手征散射体团簇的二次谐波增强机制，并讨论了入射光束的光学角动量含量与非线性光散射增强的关系。特别地，我们给出了非线性自旋-轨道角动量相互作用的一般性角动量守恒定律，其中包括具有不同阶旋转对称性的手征结构的准角动量.作为我们的研究相关的纳米光子学的一个关键结论，我们认为，全电介质纳米结构提供了一个更合适的平台，实验研究自旋和轨道角动量之间的非线性相互作用，相比等离子体，主要是由于其较窄的共振峰，较低的固有损耗，和较高的可持续的光功率。
2017-04-20 physics.optics
Magneto-Plasmonics and Resonant Interaction of Light with Dynamic Magnetisation in Metallic and All-Dielectric Nanostructures (Review)
在纳米尺度上结合等离子体和磁性的重大兴趣在与纳米结构中光-磁-物质相互作用的共振增强有关的光子学和磁性部门中获得了动力。这些努力产生了大量的文献，难以在有限的时间内收集和消化。此外，两个研究部门之间的成果交流不足。因此，这篇综述论文的目标是弥合这一差距，从两个不同的角度：磁等离子体，磁振子和磁化动力学磁等离子体领域的最新进展的概述。预计这种演示风格将使这篇评论论文引起普通物理观众和研究光子学、等离子体学、磁性纳米结构的布里渊光散射光谱和磁光克尔效应磁力学的专家的特别兴趣，以及自旋波的超快全光和太赫兹波激发。此外，读者感兴趣的一个新的，迅速崛起的领域，全电介质纳米光子学将找到一个部分关于全磁介电纳米结构。
2015-02-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Orbital angular momentum and energy loss characterization of plasmonic excitations in metallic nanostructures in TEM
最近，一种新的装置，测量轨道角动量（OAM）电子光谱后的弹性/非弹性散射的透射电子显微镜已被介绍。我们修改了所需的理论框架，以描述传统的低损耗电子能量损失谱（EELS）实验中的透射电子显微镜（TEM）研究金属纳米结构中的表面等离子体，允许OAM后选择和设计新的实验，这些激发在纳米结构的分析。我们发现，前所未有的信息的对称性和手性的等离子体模式可以检索，即使有限的OAM和能量分辨率。
2020-05-27 physics.ins-det physics.optics
Heat superdiffusion in plasmonic nanostructure networks
热传输机制介导的近场相互作用在等离子体纳米结构网络是类似于一个广义的随机行走过程。通过分析相应概率分布函数的渐近性态，证明了线性有序链和三维随机网络中超扩散区的存在性。我们表明，在这些网络中的热的传播所描述的一种类型的Lévy飞行。等离子体网络中这种异常热传输机制的存在为设计新一代复合材料开辟了道路，这种复合材料能够比固体中的正常扩散过程更快地传输热量。
2013-06-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
On-chip label-free plasmonic based imaging microscopy for microfluidics
在这项工作中，我们展示了芯片上的无标记成像显微镜，使用真实和傅立叶平面（FP）表面等离子体激元（SP）的微观暗场图像，激发工程1D和2D低纵横比周期性等离子体纳米结构。周期几乎等于共振波长的周期性等离子体纳米结构被设计为在垂直入射下在可见光谱中表现出透射共振作为透射峰，而不使用异常的光学透射现象。等离子体纳米结构表现出90度的偏振旋转介导的差分相位延迟在SP模式由于横向电和磁组件。这被用来开发暗场片上等离子体偏振显微镜，用于在实平面和傅立叶平面中成像SP激发。在将这些等离子体纳米结构与基于SU- 8的微流体通道成功集成之后，展示了对无标记芯片传感的实时监测。使用等离子体纳米结构的颜色选择性过滤性质，对在微流体通道中的等离子体纳米结构上流动的无色混溶和不混溶分析物的界面进行无标记芯片上成像。由于成像在芯片上实现，并且不需要任何复杂和庞大的布置，因此它将非常适合于芯片上的护理点诊断。
2018-02-07 physics.app-ph physics.optics
Observing the influence of second-harmonic tangential surface source in gold plasmonic nanostructures
本文通过单粒子级扫描与数值模拟对比，发现金等离激元纳米结构中常被忽略的切向表面源对二次谐波产生起主导作用，且受表面粗糙度影响，法向表面源影响不显著。
2025-02-27 physics.optics
Tuning plasmonic field enhancement and transients by far-field coupling between nanostructures
我们研究了矩形阵列纳米粒子的集体效应如何影响其时间等离子体响应和场增强特性。通过系统地改变含有相同金属纳米棒的阵列的晶格常数，我们实验证明了光栅诱导效应如何影响位置，更重要的是，消光光谱的加宽。我们将这些效应与可实现的场增强和等离子体激元瞬态的持续时间相关联，并制定产生增强的几个周期局部等离子体激元振荡的标准。
2020-08-27 physics.optics
Plasmonics of magnetic and topological graphene-based nanostructures
石墨烯是研究等离子体激元基本极限的独特材料。除了最终的单层厚度之外，其载流子浓度可以通过化学掺杂或施加电场来调节。以这种方式，石墨烯的电动力学性质可以从高导电性变化到介电性。石墨烯在从太赫兹到中红外频率的宽光谱范围内支持强烈受限的传播表面等离子体激元（SPP）。它还具有强的磁光响应，因此提供了互补的架构，以传统的磁等离子体的基础上磁光活性金属或铌酸锂。尽管有大量的评论文章致力于石墨烯的等离子体特性和应用，很少有人知道石墨烯的磁等离子体和拓扑效应在石墨烯基纳米结构，这是本文的主要主题。我们讨论了几种策略，以提高拓扑结构不同的封闭表面景观，即石墨烯纳米管，圆柱形纳米腔和环形纳米结构的等离子体效应。综述了手征亚结构上的强非对称SPP传输现象以及结构拓扑指数与等离子体拓扑指数之间的基本关系。
2017-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Magneto-optical methods for magnetoplasmonics in noble metal nanostructures
利用磁光技术来调节纳米结构的等离子体响应是有源等离子体学中的一个热门话题，对几种基于等离子体的应用和设备具有迷人的影响。对于这个新兴的领域，称为磁等离子体，期望对磁场具有强光学响应的等离子体纳米材料，这通常具有挑战性，难以用纯贵金属实现。为了克服这个问题，已经进行了一些努力来设计和定制金属纳米结构的磁光响应，主要是通过将等离子体和磁性材料组合在单个纳米结构中。在本教程中，我们将重点关注纯等离子体纳米结构中的磁等离子体效应，因为它们是一个有价值的模型系统，可以更容易地合理化磁等离子体效应。最常见的磁光实验方法来测量这些影响的介绍，然后由一个主要的实验观察，讨论的框架内的分析模型开发的合理化磁等离子体效应的审查。讨论了不同的材料，从贵金属到新型等离子体材料，例如重杂质半导体。
2021-03-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Surface-assisted carrier excitation in plasmonic nanostructure
我们提出了一个量子力学模型的表面辅助载流子激发光场在任意形状的等离子体纳米结构。我们推导出一个明确的表达式，在金属结构内的局部领域，表面吸收功率和表面散射率，确定附近的金属-电介质界面的载流子激发效率的增强。我们表明，表面散射是高度敏感的局部场极化，并可以纳入金属介电函数与声子和杂质散射。我们还表明，所获得的表面散射率描述的表面辅助等离子体衰减（朗道阻尼）的纳米结构大于非局域性尺度。我们的模型可以用于计算等离子体辅助的热载流子产生率在光电子学和光化学应用。
2017-03-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Experimental measurement of plasmonic nanostructures embedded in silicon waveguide gaps
在这项工作中，我们报告的数值模拟和实验的光学响应的金纳米带嵌入在硅带波导间隙在电信波长。我们发现，在透射和反射时，金属纳米结构插入间隙中观察到的光谱特征是非常不同的自由空间激发中观察到的。首先，我们发现引导场和金属纳米结构的电偶极共振之间的干涉导致高对比度（> 10）的光谱特征，其显示出不对称的Fano光谱轮廓。其次，我们揭示了一个交叉的传输和反射响应接近纳米结构的共振波长作为我们的系统的一个关键特征。这种方法可以使用标准的半导体纳米加工工具来实现，可以充分利用片上配置中亚波长金属纳米结构的极端特性，在生物传感或光学开关等领域具有特殊意义。
2016-04-27 physics.optics
Interband transitions in semi-metals, semiconductors, and topological insulators: A new driving force for plasmonics and nanophotonics
亚波长纳米结构中的等离子体和米氏共振提供了一种有效的方式来操纵低于衍射极限的光，这促进了等离子体和纳米光子学的发展。等离子体共振主要与自由载流子的激发有关，最初在金属中，并且在Si纳米结构中已经识别出Mie共振。值得注意的是，尽管研究得少得多，但p块的半金属、半导体和拓扑绝缘体能够实现没有自由载流子的等离子体共振和具有与Si相比增强的性质的Mie共振。在这篇综述中，我们解释了如何在这些材料的带间跃迁显示在这种二元性的主要作用。我们评估了由相关p-区元素和化合物，特别是Bi制成的纳米结构的等离子体和Mie性能，并讨论了它们在从可切换等离子体和纳米光子学到能量转换，特别是能量转换的应用中的潜力。
2017-04-06 physics.optics
Effect of Tamm surface states on hot electron generation and Landau damping in nanostructures metal-semiconductor
等离子体纳米粒子中热电子的产生是实现等离子体激元有效激发的关键。本文首次从理论上研究了金属-半导体界面上的Tamm态（TS）对金属纳米粒子中热电子产生和朗道阻尼（LD）的影响。TS可以导致共振热电子的产生和LD率提高了几倍。共振热电子的产生被金属-半导体界面介电常数跃变引起的跃迁吸收所加强。
2022-04-08 physics.chem-ph physics.optics
Sub-wavelength localized all-optical helicity-independent magnetic switching using plasmonic gold nanostructures
本文通过在GdTbCo薄膜上沉积等离激元金纳米结构，利用单束飞秒激光脉冲激发，实现了临界尺寸低至240 nm的亚波长局域全光无螺旋度磁性翻转，为高密度磁记录提供了新途径。
2024-08-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Towards a full characterization of a plasmonic nanostructure with a fluorescent near-field probe
我们报告的实验和理论研究的局域态密度（EM-LDOS）和近场的金纳米天线的荧光强度的空间波动。EM-LDOS，荧光强度和形貌图是通过扫描在样品表面的原子力显微镜的尖端上接枝的荧光纳米源同时获得的。结果与数值模拟结果吻合较好。这项工作铺平了道路的光学纳米天线的近场特性。
2013-02-28 physics.optics
Universal optical polarizability for plasmonic nanostructures
本文提出一种适用于任意形状金属纳米结构的通用光学极化率解析模型，仅需金属介电函数和LSP频率即可描述光谱线型，并揭示有效体积、格林函数及振子强度等一般性质，为模拟和调控等离子体光学特性提供理论工具。
2025-08-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Conductivity-driven chirality in geometrically achiral plasmonic nanostructures and metasurfaces
Linköping University（林雪平大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）；Great Bay University（大湾区大学）
本文提出通过旋转导电张量使几何非手性纳米结构产生可调光学手性，并实验验证了可逆调控，为超表面同时控制手性与波前提供新范式。
2026-10-07 physics.optics
Low-power photothermal probing of single plasmonic nanostructures with nanomechanical string resonators
我们展示了通过纳米机械弦谐振器的温度诱导失谐的单等离子体纳米结构的直接光热探测和映射。用低功率偏振聚焦激光束（λ = 633 nm）照射单个Au纳米缝。然后以高灵敏度对金纳米缝中的偏振相关热生成进行成像。对于单纳米缝（1 μ m长，53 nm宽），其灵敏度为-4.1 ppm/nW，相当于16%的总光吸收。这导致对于8 nW/μ m2的照度的0.5 K的加热。我们的研究结果表明，纳米机械谐振器是一个独特的和强大的分析工具，在等离子体热点的热等离子体效应的低功耗调查。
2013-12-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmonic nanowire coupled to zero-dimensional nanostructures: A brief review
促进表面等离子体激元的金属纳米线和纳米颗粒在纳米光子学、热等离子体激元学和光电子学中是当代感兴趣的。它们不仅促进了亚波长光的传播和定位能力，而且还为限制在纳米尺度的体积内的光热效应提供了一个极好的平台。这篇简短的综述文章旨在提供一个特定的纳米光子几何形状的概述：一个等离子体纳米线耦合到零维纳米结构。我们讨论了制备这种纳米结构的方法，并回顾了一些有趣的纳米光子应用，我们最后讨论了一些新兴的研究方向，可以通过采用耦合纳米结构。
2020-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
Localized Surface Plasmon Resonances of Simple Tunable Plasmonic Nanostructures
我们推导并提出了系统的分析公式之间的关系，用于计算的局部表面等离子体共振（LSPR）的一些等离子体纳米结构，我们已经归类为简单的。这些关系，包括一些新的公式，总结在一个树形图，突出了核壳等离子体激元作为固体和空腔等离子体激元的发电机。此外，我们表明，复杂结构的LSPR可以减少到简单的，使用的LSPR的纳米粒子作为一个案例研究，在偶极极限。所有的公式都是使用Drude模型、Rayleigh近似和Fröhlich条件的组合导出的。公式简便，与等离子体杂化理论的结果符合得很好。该公式还考虑了介电效应，这在纳米结构的LSPR的调谐中提供了多功能性。提出了一个简化的等离子体杂化模型，使我们能够研究我们所研究的核壳纳米结构中固体和腔等离子体的弱耦合机制。
2019-05-20 physics.optics
Top-down fabrication of plasmonic nanostructures for deterministic coupling to single quantum emitters
金属纳米结构可用于通过表面等离子体激元在芯片上捕获和引导单光子发射器的发射。为了开发和表征基于发射体-等离子体激元混合结构的光子器件，期望用于这种结构的确定性和可扩展的制造方法。在这里，我们展示了确定性和可扩展的自上而下的制造金属线到预选的氮空位中心的纳米金刚石使用洁净室纳米制造方法。我们观察到发射器发射的寿命减少，这与使用非确定性制造方法的早期原理验证实验一致。这一结果表明，自上而下的制造是一个有前途的技术，用于处理未来的设备具有单光子发射器和等离子体纳米结构。
2013-01-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Topology optimization of dispersive plasmonic nanostructures in the time-domain
拓扑优化技术已经应用于集成光学和纳米光子学中，用于具有人类直觉无法想象的形状的器件的逆向设计。在光学频率下，这些技术仅用于使用频域方法优化非色散材料。然而，时域公式更有效地优化具有色散的材料。我们介绍了这样一个配方的德鲁德模型，它被广泛用于模拟金属，导电氧化物和导电聚合物的色散特性。我们的拓扑优化算法是基于时域有限差分（FDTD）方法，我们引入了一个时域灵敏度分析，使评估的梯度信息，通过使用一个额外的FDTD模拟。在设计空间中的介电和金属结构的存在产生等离子体激元场增强，导致收敛问题。我们采用人工阻尼方法在优化迭代过程中，通过减少等离子体效应，解决了收敛问题。我们提出了几个2D和3D等离子体纳米天线的设计实例，优化了场定位和增强的频带选择。我们的方法有可能加快宽带光学纳米结构的色散材料的应用在纳米等离子体，集成光学，超快光子学和非线性光学的设计。
2022-03-03 physics.optics
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
Dynamic Actuation of DNA-Assembled Plasmonic Nanostructures in Microfluidic Cell-Sized Compartments
分子马达蛋白是细胞动力学的基础。最近，显着的努力已经导致了他们的DNA为基础的模仿，它可以进行复杂的纳米级运动的创建。然而，这样的功能类似物还没有被整合或操作在合成细胞内，以实现完全自下而上的人工生物系统的目标。在这封信中，我们封装和驱动DNA组装的动态纳米结构内细胞大小的微流体隔室。这些封装的DNA纳米结构不仅表现出结构的可重构性，由于其pH敏感的分子开关时，外部刺激，但也具有光学反馈，使集成的等离子体探针。特别是，我们证明了微流体区室化的力量，实现芯片上的等离子体对映异构体分离和基板过滤。我们的工作证明了两种独特的工具，基于液滴的微流体和DNA技术，分别在微米级和纳米级上提供高精度，可以结合在一起，大大丰富功能合成系统的复杂性和多样性。
2021-05-12 physics.bio-ph physics.optics
Controllable Femtosecond Laser-Induced Dewetting for Plasmonic Applications
金属薄膜的去湿处理是制备等离子体功能纳米结构最常用的方法之一。然而，简单的热致去湿不允许在没有附加的光刻工艺步骤的情况下控制纳米结构的有序度。在这里，我们提出了一种新的方法，通过可控的飞秒激光诱导去湿光刻和等离子体纳米结构的大规模制造。该方法是基于飞秒激光表面图案化的薄膜，然后由纳米级流体动力学不稳定性，这被发现是非常可控的特定照射条件下。通过改变激光照射参数和薄膜厚度，实现了对纳米结构有序度的控制。这使我们能够利用该方法进行广泛的应用：共振光吸收和散射，传感和薄膜太阳能电池的潜在改进。
2015-12-10 physics.optics
Transverse Magneto-Optical Kerr Effect in Active Magneto-Plasmonic Structures
提出了一种利用有源介质层增强磁等离子体纳米结构中横向磁光克尔效应的新方法。我们报告的理论分析的磁等离子体结构与铁磁介质掺杂稀土离子（Nd 3+）作为一个例子的增益层。增强发生在纳米结构的表面等离子体激元（SPP）共振附近。掺杂物在SPP波场中的受激发射部分补偿了SPP波的损耗。结果表明，由于SPP阻尼的减少，MP谐振的Q因子增加，TMOKE与被动纳米结构相比增加。
2016-09-26 physics.optics
Surface Enhanced Circular Dichroism of Oriented Chiral Molecules by Plasmonic Nanostructures
我们提出了一个严格的有限元方法来计算圆二色性（CD）在各种系统组成的纳米结构和定向手性分子与电四极跃迁。研究了作为各向异性手性介质的定向分子材料与金属纳米结构之间的相互作用。我们的研究结果表明，等离子体激元诱导的CD是敏感的分子的取向。在许多情况下，分子电四极跃迁对总CD信号的贡献可以起到关键作用。更有趣的是，我们已经证明，四极和偶极为基础的CD信号可以大大提高相匹配的电磁场和它们的梯度在不同的区域周围的纳米结构，这是由定向手性分子占据。不同区域可能产生相反符号的CD。当在仅具有所提出的纳米结构的一侧的区域上积分时，我们发现CD峰可能是积分两侧的情况的近数百倍。我们相信，这些发现将有助于实现超灵敏的探测手性信息的定向分子的等离子体基纳米技术。
2017-12-25 physics.optics
Plasmonic resonances in nanostructured transparent conducting oxide films
透明导电氧化物（TCO）正在成为替代贵金属（诸如银和金）的可能的替代组成材料，用于近红外（NIR）区域中的低损耗等离子体激元和超材料（TEM）应用。已经研究了TCO的光学特性，以评估这些材料作为等离子体和MM设备中的金属替代品的功能和潜力，即使除了它们通常用作电极材料之外。然而，在纳米尺度上图案化TCO，这是等离子体和MM设备所必需的，没有得到很好的研究。本文研究了TCO的纳米图案化工艺，特别是电子束光刻的剥离技术，以及利用TCO实现等离子体纳米结构。通过采用开发的纳米图案化工艺，我们制作了TCO纳米盘的二维周期性阵列，并表征了材料的等离子体特性，以评估TCO作为金属替代品的性能。在1.6 ~ 2.1 μ m波长范围内观察到了体等离子体中自由电子的光致集体振荡和局部表面等离子体共振。观察到定义明确的共振峰，这可以通过改变掺杂剂的量和通过在氮气环境中热退火TCO纳米盘同时保持低损耗特性来显著地调谐。
2012-11-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Controlling plasmonic Bloch modes on periodic nanostructures
我们研究并主动控制表面等离子体激元在纳米孔阵列上的相干特性。通过数字空间光调制器（SLM）外部控制光激发的振幅和相位，观察到具有高对比度的SPP干涉条纹图案。我们的干涉观测陶醉与周期性纳米结构的布洛赫模式打扮的SPP。与这些Dressed Plasmon（DP）相关的动量高度依赖于光栅周期，并且完全符合我们的理论预测。我们表明，DP波的动量原则上可以超过SPP动量。通过可编程相位图案主动控制DP波提供了适用于传感、表面增强拉曼散射和等离子体结构照明显微镜的高场限制的潜力。
2013-04-04 physics.optics
Temporal plasmonics: Fano and Rabi regimes in the time domain in metal nanostructures
Fano和Rabi模型代表了光学中非常常见的效应。在这里，我们研究的相干时间动力学的等离子体系统表现出法诺和拉比共振。我们证明，这些系统表现出根本不同的动态。具有Fano共振的系统在脉冲激励下最多显示一个时间节拍，而Rabi机制中的系统可以具有任何数量的节拍。值得注意的是，Fano类系统显示出具有非常特征的相干尾的时间动态，尽管这种系统固有的强退相干。我们预测的相干Fano和Rabi动力学可以在时间分辨实验中观察到。我们的研究表明，这种相干的时间等离子体激元包括非平凡的和特征的弛豫行为，并提出了一个有趣的方向，进一步的研究。
2020-08-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable narrow-band plasmonic resonances in electromagnetically-induced-transparency media
等离子体纳米结构的光谱响应可以很大程度上取决于其周围环境的折射率。本文的核心思想是控制这种响应的相干光学手段，即与光学控制的电磁感应透明介质。在这样的环境中，外部激光器提供旋钮来移动等离子体共振的位置，而不需要改变纳米结构的几何形状。此外，该装置可用于激发窄带表面等离子体激元。
2017-02-14 physics.optics
Transport of hot carriers in plasmonic nanostructures
等离子体激元热载流子器件在平衡之前从金属纳米结构中提取受激载流子，并且具有超越半导体光吸收剂的潜力。然而，到目前为止，它们的效率仍然远低于理论极限，这需要定量预测等离子体结构中的载流子传输和能量损失，以识别和克服载流子收集中的瓶颈。在这里，我们提出了一个理论和计算框架，空间和能量的非平衡散射（NESSE），结合相空间（玻尔兹曼）和粒子为基础的（蒙特卡罗）方法的最佳功能来预测载流子能量分布的空间演化。在NESSE框架内，我们在原子尺度上桥接等离子体衰变和载流子碰撞积分的第一原理电子结构预测，并在纳米到介观尺度上进行电磁场模拟。最后，我们应用NESSE来预测光激发载流子的空间分辨能量分布，这些光激发载流子在几十到几百纳米的长度尺度上影响实验上可实现的等离子体纳米结构的表面，从而实现热载流子器件的第一原理设计。
2019-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Multiple Embedded Eigenstates in Nonlocal Plasmonic Nanostructures
在开放腔中捕获光是纳米光子学长期以来寻求的“圣杯”。在这种情况下，等离子体材料可以提供独特的机会，因为它们可以完全抑制辐射损失，并且能够在开放系统中观察具有无限寿命的空间局域光状态。在这里，我们研究空间色散如何影响，例如，由金属中的电子-电子相互作用引起的，影响被俘获的本征态。启发式地，人们可以预期排斥型电子-电子相互作用应该对抗光局域化，从而它们应该对嵌入本征态的形成产生负面影响。令人惊讶的是，在这里我们发现，材料响应的非局部性创造了新的自由度，并放宽了对捕获光的观察要求。特别地，零介电常数条件不再是强制性的，并且相同的谐振器壳体可以潜在地抑制多个频率处的辐射损耗。
2019-10-27 physics.optics
Characteristic Mode Analysis of Plasmonic Nanostructures Using Hydrodynamic Volume Integral Equation
King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)（阿卜杜拉国王科技大学）；University of Electronic Science and Technology of China (UESTC)（电子科技大学）；Light Academy College of Engineering（轻工业学院工程学院）
本研究将特征模式分析扩展至等离子体纳米结构，构建流体动力学体积积分方程并转化为广义特征值问题，通过三种纳米结构验证，可识别其本征共振，为相关结构的分析设计提供实用工具。
2026-08-14 physics.comp-ph physics.optics
Spectral field mapping in plasmonic nanostructures with nanometer resolution
等离子体纳米结构和装置通过允许在亚波长尺度上修改和增强光场而迅速改变光操纵技术。这一领域的进展在很大程度上依赖于新的表征方法的基本纳米级相互作用的发展。然而，到目前为止，表征等离子体激元耦合的瞬态电场和磁场的直接和定量映射已被证明是难以捉摸的。在这里，我们演示了如何直接测量的非弹性动量转移的表面等离子体模式通过能量损失过滤偏转的聚焦电子束在透射电子显微镜。通过扫描样品上的光束，我们得到一个空间和光谱分辨的偏转地图，我们进一步表明如何这种偏转是定量相关的感应电场和磁场的频谱分量有关的模式。在某些方面，这种技术是对已建立的微分相位对比度到动态范围的扩展。
2018-10-24 cond-mat.other physics.optics
Atomically flat single-crystalline gold nanostructures for plasmonic nanocircuitry
高清晰度等离子体纳米结构的深亚波长集成对于开发用于高速通信、量子计算和芯片实验室应用的未来光学纳米电路具有关键重要性。到目前为止，由多个功能元件组成的扩展等离子体网络的实验实现仍然具有挑战性，这主要是由于常用的热蒸发金层的多结晶性。在单个电路元件中产生的结构缺陷将大大降低功能集成纳米电路的产量。在这里，我们展示了使用非常大（>100 μ m^2）但薄（<80 nm）的化学生长单晶金薄片，固定后，作为聚焦离子束铣削和其他自上而下的纳米纤维技术在任何所需的基板上的理想基础。使用这种方法，我们获得了高清晰度的超光滑的金纳米结构，具有优越的光学性能和可重复的纳米尺寸的功能超过微米的长度尺度。我们的方法提供了一个可能的解决方案，以克服目前的制造瓶颈，实现高清晰度的等离子体纳米电路。
2010-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Two-photon spontaneous emission in atomically thin plasmonic nanostructures
在少光子水平上利用光-物质相互作用的能力在量子技术中起着关键作用。单光子-光的最基本状态-可以在原子和固态发射器中按需产生。双光子态也是关键的量子资产，但在单个发射器中实现它们是具有挑战性的，因为它们的生成速率比竞争性的单光子过程慢得多。我们证明了原子薄的等离子体纳米结构可以利用双光子自发发射，从而产生巨大的远场双光子生产，丰富的共振模式，使定制的光子和等离子体纠缠态，等离子体辅助的单光子创建数量级比标准的单光子发射更有效。我们解开的双光子自发发射渠道，并显示其谱线的形状出现从一个复杂的相互作用之间的法诺和洛伦兹共振。二维纳米结构中增强的双光子自发发射为片上量子信息处理和自由空间量子通信开辟了另一种有效的光-物质纠缠源。
2020-06-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Fast spontaneous emission and high Förster resonance energy transfer rate in hybrid organic/inorganic plasmonic nanostructures
报道了等离子体激元辅助的有机分子与半导体胶体量子点之间的自发发射和Förster共振能量转移的实验研究。在金纳米爆米花的尖端和5纳米分离的金膜之间的纳米间隙中的局部等离子体场支持高光子态密度，并为光-物质相互作用机制提供了途径。我们证明，除了总的自发发射速率增强因子高达66的量子点和分子，福斯特共振能量转移效率和速率常数同时修改。由于非辐射猝灭效应和快速施主自发发射速率的影响，能量转移效率从84%降低到35%，而能量转移速率常数从4 ns-1显著增加到20 ns-1。我们的研究结果定量地阐明了衰变机制，这对理解和控制纳米尺度下的光-物质相互作用非常重要。
2018-07-23 physics.optics
Structural Coloration of Transmission Light through Self-Aligned and Complementary Plasmonic Nanostructures
自然表面的结构着色通常源于反射颜色的变化，这取决于观察或照明角度。最近，纳米等离子体结构的结构着色由于高紧凑性、鲁棒稳定性和高颜色可调谐性以及对入射角的高灵敏度而吸引了大量关注。在这里，我们报告的互补等离子体结构（CPS）的透射结构着色裁剪一个单一的光谱峰取决于光的入射角。CPS具有自对准银纳米孔和纳米盘阵列，由氢倍半硅氧烷的介电纳米柱阵列支撑。与等离子体纳米孔和纳米盘阵列的常规杂化纳米结构不同，CPS的纳米盘通过利用纳米盘的消光峰有效地衰减纳米孔的不期望的光谱峰，用作光谱抑制器。结果表明，当入射角从0°变化到30°时，单个透射光谱峰从736 nm红移到843 nm。这种独特的配置为可调谐滤波器提供了一个新的方向，可用于紧凑的多光谱或高光谱成像应用。
2018-01-23 physics.app-ph physics.optics
Selective Radiative Heating of Nanostructures Using Hyperbolic Metamaterials
提出利用环形透明双曲超材料调控等离激元共振角模式，实现亚波长纳米线间的选择性辐射加热，可用于辐射热管理。
2014-12-16 physics.optics
Quantum spectroscopy of plasmonic nanostructures
我们使用频率纠缠的光子，通过自发参量下转换产生的，测量的宽带光谱响应的阵列的金纳米粒子表现出Fano型等离子体共振。通过测量阵列谐振的偏移来执行液体的折射率感测。与传统的宽带透射光谱相比，该方法在噪声过大的条件下具有鲁棒性。的折射率变化的检测被证明与噪声水平比信号高70倍，这被证明是不可访问的与传统的透射光谱。低光子通量的使用使得该方法适用于光敏生物样品和化学物质的测量。
2014-03-26 physics.optics quant-ph
Boosting the Terahertz Photoconductive Antenna Performance with Optimized Plasmonic Nanostructures
先进的纳米光子学渗透到其他科学和技术领域，从应用物理到生物学，并导致许多迷人的跨学科应用。最近已经证明，在纳米尺度上适当设计的光-物质相互作用可以克服当今太赫兹（THz）光电导天线的局限性，使它们更接近许多实际意义。在这里，我们提出了这一概念，全面的数值优化和实验研究的对数周期太赫兹光电导天线耦合到银纳米天线阵列。我们揭示了由此产生的混合太赫兹天线的工作原理，提供了一种方法，以提高其性能。通过调整银纳米天线的尺寸和它们之间的距离，我们获得了比以前报道的结果大2倍的光-太赫兹转换效率的增强，最强的增强是在1太赫兹左右，这是其他紧凑型太赫兹源几乎无法实现的频率范围。此外，我们提出了一种具有成本效益的制造工艺，通过热去湿工艺实现具有优化等离子体纳米结构的混合太赫兹天线，该工艺不需要任何后处理，使得所提出的解决方案对应用非常有吸引力。
2017-06-14 physics.optics
Detecting Antibody-Antigen Interactions with Chiral Plasmons: Factors Influencing Chiral Plasmonic Sensing
通过光与（手性）纳米结构的相互作用产生的具有增强的不对称性（超手性）的手性近场可能为生物物理应用的新型传感和计量技术提供途径。然而，这些近场导致检测手性介质的机制仍然知之甚少。使用抗体-抗原示例系统上的数值建模和实验测量的组合，我们说明了影响手性传感功效的重要因素。我们证明，本地化和晶格手性共振显示对映体的敏感性。然而，只有本地化的共振表现出强烈的依赖于检测到的手性介质的结构。这可以归因于双折射手性层通过充当光学手性的汇/源来强烈修改近场的性质的能力，并且因此改变纳米结构元件之间的电感耦合。此外，我们强调如何表面形态/缺陷可以放大传感能力的局部手性等离子体激元模式介导的电感耦合。
2021-08-16 physics.chem-ph physics.optics
Plasmonic edge states: an electrostatic eigenmode description
我们考虑金属纳米结构的周期性排列，并研究了静电本征模近似下结构的局部表面等离子体共振的周期性效应。我们表明，在此限制内，集体表面等离子体共振的周期性结构可以表示在非耦合纳米结构的本征模式的叠加，表现出一个驻波字符离域在整个周期性结构。成功地推导出的形式主义，使设计和帐户的观察等离子体边缘状态的周期性结构。
2017-05-30 physics.optics
Spontaneous decay of a quantum emitter near a plasmonic nanostructure
我们发展了一个位于金属-电介质结构附近的量子发射体（QE）的自发衰变理论，该结构支持局域表面等离子体。如果等离子体共振被调谐为接近QE发射频率，则由于从QE到局部等离子体模式的能量转移，随后通过等离子体天线进行光子发射，发射被增强。发射速率取决于等离子体激元与辐射场的耦合和金属中欧姆损耗之间的密切相互作用。在这里，我们开发的等离子体激元格林函数的方法，包括等离子体激元与辐射的相互作用，以获得显式表达式的辐射衰减率和光学极化率的局部等离子体激元模式在任意的等离子体激元纳米结构。在这种方法中，我们通过将其与等离子体激元模式密度（其表征等离子体激元场限制）相关来提供等离子体激元模式体积的一致定义，并恢复标准腔形式的Purcell因子，但现在用于等离子体激元系统。我们表明，QE放置在一个小的金属纳米结构的尖锐尖端附近的“热点”，等离子体激元模式的体积与金属体积的比例，同时非常敏感的接近尖端。最后，我们推导出任何纳米等离子体系统的辐射功率谱的增强因子，并将其与自发衰变率的Purcell因子联系起来。我们说明了我们的研究结果，位于金纳米棒尖端附近的QE的数值例子。
2022-10-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
