Resonant Critical Coupling of Surface Lattice Resonances with Fluorescent Absorptive Thin Film
本文通过修正耦合模理论分析TiO2纳米颗粒阵列与荧光染料的耦合，确定临界耦合条件以实现最大吸收和最强荧光发射，为高效能量转移设计提供指导。
2023-10-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Generation and Bistability of a Waveguide Nanoplasma Observed by Enhanced Extreme-Ultraviolet Fluorescence
利用飞秒激光脉冲对锥形空芯波导中惰性气体的高非线性光激发进行了研究。局部等离子体激元场增强诱导纳米等离子体的产生，导致中性和电离氙，氩和氖的光学跃迁的非相干极紫外荧光。尽管在波导中有足够的强度，但没有观察到高次谐波产生。荧光发射表现出强烈的双稳态表现为强度滞后，给出强烈的迹象多步碰撞激发。
2013-12-10 physics.optics physics.plasm-ph
Exploiting dynamic nonlinearity in upconversion nanoparticles for super-resolution imaging
单光束超分辨率显微镜，也称为超线性显微镜，利用共聚焦显微镜中荧光探针的非线性响应。该技术不需要复杂的专用系统、光场调制或光束整形。在这里，我们提出了一种策略，以提高超线性显微镜的空间分辨率，在图像采集过程中调制激发强度。这种调制在上转换纳米粒子（UCNPs）中引起动态光学非线性，导致所获得的图像中更高的空间频率信息的变化。高阶信息可以用所提出的加权有限差分成像算法从原始荧光图像中提取，以生成具有比超线性显微图像更高分辨率的图像。我们应用这种方法来解决两个相邻的纳米颗粒在衍射限制区域内，提高分辨率到130 nm。这一工作为发展超分辨纳米动态非线性荧光探针提供了新的途径。
2022-06-03 physics.optics
Robust, directed assembly of fluorescent nanodiamonds
荧光纳米颗粒阵列在传感和纳米光子学中的应用受到高度追捧。在这里，我们提出了一个简单而强大的方法组装成宏观阵列的荧光纳米金刚石。值得注意的是，这种定向组装过程的产率大于90%，并且组装的图案经受超声波处理超过三个小时。组装过程基于羧基与胺官能碳种子的共价键合，并且适用于任何材料和非平面表面。我们的研究结果为传感和纳米光子器件的定向组装铺平了道路。
2016-05-17 physics.optics
Optical levitation of fluorescent silicon carbide nanoparticles in vacuum
本文在真空中稳定光悬浮含单光子发射体的3C型SiC纳米颗粒，验证其荧光保持，并研究低压损失与热退火增强捕获稳定性。
2025-04-25 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Bistable optical response of nanoparticle heterodimer: Mechanism, phase diagram, and switching time
我们进行了理论研究的纳米粒子异质二聚体的半导体量子点和金属纳米粒子组成的紧密间隔的光响应。响应的双稳态性质是由量子点的光学非线性与其源自金属纳米颗粒存在的自作用（反馈）之间的相互作用引起的。我们表明，反馈是由一个复杂的值耦合参数$G$。$G$的实部和虚部（$G_\mathrm{R}$和$G_\mathrm{I}$）在双稳态的发生中起重要作用，这表现在量子点激发态布居对外场强度的S形依赖性和布居的滞后性。从我们的计算中，我们发现，在$G_\mathrm{R} = 0$，双稳态发生的临界值是$G_\mathrm{I} = 8Γ$，而在$G_\mathrm{I} = 0$，$G_\mathrm{R} = 4Γ$的临界值，其中$Γ$是偏振退相速率。因此，根据$G_\mathrm{R}$比$G_\mathrm{I}$大得多还是小得多，存在两种不同的（限制性的）双稳态机制。我们还计算了系统的参数空间内的双稳态相图：跨越$G_\mathrm{R}$，$G_\mathrm{I}$和$Δ$，后者是量子点的驱动频率和跃迁频率之间的失谐。此外，从下稳定分支到上稳定分支的切换时间（以及{ \it反之亦然}）被计算为驱动场强度的函数。我们表明，双稳态发生的条件可以实现，例如，对于由紧密间隔的CdSe（或CdSe/ZnSe）量子点和金纳米球组成的异二聚体。
2013-07-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nanoparticle-assisted STED nanoscopy with gold nanospheres
我们证明了受激发射耗尽（STED）显微镜与20 nm的金纳米球涂覆荧光二氧化硅。与先前的STED与混合等离子体荧光标记的演示相比，当前的实现提供了一个更小的标记和更好的分辨率提高高达2.5倍，超出共聚焦显微镜的衍射极限。这是在比仅基于染料的常规STED低约2倍的强度下并且在水性环境中实现的，证明了与生物成像的相关性。最后，我们还显示，在这种情况下，第一次在光漂白率降低3倍相比，标准的染料为基础的STED，从而使更明亮的图像。
2016-10-31 physics.bio-ph physics.optics
Optical tristability and ultrafast Fano switching in nonlinear magneto-plasmonic nanoparticles
我们考虑了一个涂层的磁等离子体纳米粒子（MPNP）与克尔型非线性等离子体外壳和磁光核心的光散射。这样的结构具有两个等离子体振子偶极模式，与壳的内表面和外表面上的电子振荡相关联。在非线性状态下驱动，每个模式都表现出一种非线性响应。内部等离子体的双稳态导致在该状态和Fano共振之间切换（Fano切换）。一旦外部光强度超过临界值，两个本征模式的双稳区重叠产生光学三稳性，其特征在于对于给定的波长和光强度的三个稳定的稳态。我们开发了一个动态的非线性稳态之间的过渡理论和估计的特征切换时间短至0.5 ps。我们还表明，磁光（MO）效应允许红色和蓝色的光谱移位的Fano配置文件的右和左圆偏振的外部光，呈现Fano开关敏感的光偏振。具体地，可以实现右圆偏振的Fano切换，同时消除左圆偏振的Fano切换。我们的研究结果指出，一类新的超快Fano开关可调的磁场在纳米光子学的应用。
2018-02-19 nlin.AO physics.optics
Nonlinear optical heating of all-dielectric super-cavity: efficient light-to-heat conversion through giant thermorefractive bistability
共振纳米结构的光学加热是现代纳米光子学的关键问题之一，根据应用的不同，可能是有害的，也可能是期望的。尽管对于金属和半导体谐振系统，光-热转换的线性状态被很好地研究为临界耦合条件，但是仍然缺少在高强度光照射下优化光学加热的明确策略。在这项工作中，我们提出了一个简单的分析模型，这样的问题考虑到材料的性质变化所造成的加热。它使我们能够推导出一个新的一般临界耦合条件的非线性情况下，需要违反直觉的初始光谱之间的泵浦光频率和共振的不匹配。基于所提出的策略，我们开发了一种有效的非线性光学加热的优化设计，它采用了一个圆柱形的纳米粒子支持准束缚态的连续模式（准BIC或所谓的“超腔模式”）由入射方位角矢量光束激发。我们的方法为与光学加热和双稳态相关的各种非线性实验提供了背景，其中强激光束的自作用可以改变被照射纳米结构的共振特性。
2022-05-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Correlative extinction and single fluorophore bleaching microscopy for ligand quantification on gold nanoparticles
本研究提出一种关联消光与单荧光团漂白显微术，可单颗粒定量金纳米颗粒上的转铁蛋白配体数量等参数，揭示了系综平均方法无法观测到的配体数量异质性分布。
2022-09-27 cond-mat.mes-hall physics.optics q-bio.QM
Photoluminescence spectroscopy of hybridized exciton-polariton coupling in silicon nanodisks with nonradiative anapole radiations
在强耦合制度的半导体纳米粒子和纳米结构表现出有趣的能量尺度的光学频率，这是指定的拉比分裂之间的上，下激子极化激元状态。从技术上讲，激子-极化激元是由激子物质和光子平台的强相互作用产生的部分光、部分物质的准粒子。在这项工作中，使用全波的数值和理论研究，我们显示了出现强烈的光-物质之间的非辐射anapole状态从一个单独的半导体纳米盘耦合到J-聚集体荧光染料分子在可见光谱中共振。通过对激子材料不同洛伦兹线宽下观测到的能量分裂的物理机制进行论证，并通过光致发光光谱分析从理论上证实了所获得的光谱响应。半导体纳米粒子中的阿那普尔共振与激子能级的耦合可以为在强耦合极限下控制定向光散射以及通过外部刺激动态调谐深亚波长光-物质耦合态提出有趣的可能性。
2019-11-18 physics.optics
Widefield phototransient imaging for visualizing 3D motion of resonant particles in scattering environments
在非特异性散射的存在下识别、可视化并最终跟踪动态移动的非荧光纳米颗粒是纳米和生命科学领域的一个长期挑战。在这项工作中，我们证明，我们最近开发的超快全息瞬态（UHT）显微镜是非常适合满足这一挑战。我们表明，UHT显微镜允许可靠地区分非共振，介电，从共振，金属，纳米粒子，基于光瞬态信号：在散射环境中的单粒子跟踪的先决条件。然后，我们证明了超高温显微镜的能力，全息定位在3D单粒子在大体积的视图。最终，我们结合这两个概念，同时跟踪几十个自由扩散的金纳米粒子，在一个110 × 110 × 110 $μ$ m的体积内的视图在每帧10毫秒的积分时间，同时记录他们的光瞬态信号。在这项工作中概述和验证的组合实验概念奠定了无背景3D单粒子跟踪应用或散射环境中的光谱学的基础，并立即适用于不同的系统，如活细胞和组织或支持的非均相催化剂。
2021-08-11 physics.app-ph physics.optics
Fluorescence quenching in plasmonic dimers due to electron tunneling
等离子体纳米粒子提供了一个理想的环境，用于增强荧光发射。一方面，它们局部放大电磁场，增加发射体激发速率，另一方面，它们提供高的局部态密度，加速自发发射。然而，当发射体被放置在靠近单个金属纳米颗粒的位置时，非辐射状态的数量急剧增加，导致荧光淬灭。理论上已经预测，通过明智地放置发射器，等离子体纳米腔中的荧光可以单调地增加。在这篇文章中，我们表明，这种单调增加是由于使用局部响应近似的金属纳米粒子的等离子体响应的描述。我们证明，考虑到电子隧穿和周围系统的非局部性，通过量子流体动力学理论的结果最终在荧光增强淬灭时，也发射器被放置在一个纳米腔，而不是本地响应和Escheras-Fermi流体动力学理论的结果。这一结果标志着考虑量子效应的重要性，特别是，电子隧穿，以正确地描述在纳米尺度上的等离子体系统的发射效应。
2022-01-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Interferometric scattering enables fluorescence-free electrokinetic trapping of single nanoparticles in free solution
本文提出ISABEL陷阱，利用干涉散射替代荧光实现无荧光电动力学捕获，扩展了自由溶液中单粒子研究的范围。
2019-04-15 physics.app-ph physics.bio-ph physics.ins-det
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
Electro-Thermo-Plasmonic Flow in Gold Nanoparticle Suspensions: Nonlinear Flow Velocity Dependence with Aggregates Concentration
本研究结合模拟与实验，发现金纳米颗粒悬浮液在激光和电场作用下产生的电热等离子体流动速度与颗粒浓度呈非线性关系，源于多重散射吸收增强，并可用于实现高速流动。
2022-12-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.flu-dyn
