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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 等离子体纳米棒与微球谐振腔的有效耦合
摘要： 耦合光子-等离子体系统已被证实可作为具有单病毒检测潜力的超高灵敏度传感器。这类系统通常由光学谐振器（如微球、反射镜或微盘）附近的等离子体纳米颗粒构成。凭借高Q值特性，它们被广泛应用于生物、压力、气体或温度传感领域。当等离子体纳米颗?？拷死嘈痴衿魇保壤胱犹迥Ｊ接牍庾幽Ｊ降鸟詈峡尚纬沙槊羯锎衅鳌擅卓帕５拇嬖谀茉銮炕肪痴凵渎剩≧I）变化的敏感度。 本文通过模拟金纳米棒与二氧化硅微球近距离耦合的光子-等离子体系统，研究该类系统的多种耦合构型。纳米棒的存在会导致频率偏移和Q值降低，这两者都高度依赖于纳米棒的尺寸、与微球的间距以及相对于微球表面的取向。实验设置中，单个金纳米棒与支持1550nm回音壁模式的15.5μm二氧化硅微球保持50nm间距，利用COMSOL Multiphysics平台计算共振频率和Q值。研究将纳米棒取向从切向（0o）逐步调整为垂直方向（90o），图1a）展示了1550nm工作波长下Q值与阻尼常数随纳米棒取向的变化关系：虽然90o取向仅产生约10GHz的频率偏移，但能实现更高Q值和更优的模式稳定性。图1b）呈现了垂直纳米棒在不同环境介质RI下的频率偏移与Q值变化，证实该光学谐振器对高达10?3量级的RI变化具有超灵敏响应。图1c）展示了90o、45o和0o三个方向下纳米棒内外电场分布，其中垂直纳米棒与激发回音壁模式的相互作用最弱，因而获得最高Q值。
关键词： 二氧化硅微球、光子-等离子体耦合、金纳米棒、COMSOL Multiphysics软件、回音壁模式
更新于2025-09-12 10:27:22
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[2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 德国慕尼黑（2019年6月23日至27日）] 2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 通过具有<7 ?灵敏度的超快强场光电发射探测等离子体-等离子体耦合
摘要： 纳米结构中传播表面等离子体波与局域等离子体振荡的耦合，是决定纳米尺度电磁场增强的关键现象。通过我们最新开发的实验方法[1]，可测量任意纳米结构金属表面的最大等离子体场增强值。本研究运用该方法探究了等离子体-等离子体耦合的基本问题及其对强场增强因子的影响。我们在不同纳米结构银薄膜上研究了这种耦合效应——这些薄膜不仅支持传播等离子体，还因表面纳米结构差异产生局域等离子体振荡。超短激光脉冲在Kretschmann构型下激发传播等离子体（图1(a)），而局域等离子体则通过传播与局域表面等离子体的耦合在表面纳米结构上被激发。我们采用飞行时间谱仪[1,2]测量了等离子体近场导致的光电子发射能谱。通过对电子能谱截止点（最高电子能量，图1(b)）的分析，获得平均粗糙度分别为0.8、1.6和4.5 nm的表面所对应的最大等离子体场增强值×21、×23和×31。针对各粗糙表面的时域有限差分（FDTD）模拟不仅验证了实测场增强值，还揭示了传播等离子体与局域等离子体的贡献（图1(c)(d)）。研究同时展示了场局域化程度（即最终场增强值）与晶粒尺寸的依赖关系。结果表明：当满足共振条件时，相当部分的场增强可归因于颗粒状表面纳米结构上产生的局域等离子体——这些结构作为偶极子源被传播等离子体场共振驱动[3]。
关键词： 等离子体-等离子体耦合、超快光发射、场增强、纳米结构银薄膜
更新于2025-09-12 10:27:22
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石墨烯与H形手性纳米结构之间的等离子体耦合实现强圆二色性增强
摘要： 圆二色性（CD）在偏振转换、负折射化学分析和生物传感中具有重要应用。为获得强CD信号，研究者不断打破纳米结构的对称性。然而如何基于新机制进一步增强CD效应已成为该领域的新挑战。本研究从理论上探究了由h形银手性纳米结构（HSCNs）上方的石墨烯条带（GRs）阵列构成的混合等离子体手性系统。结果表明：HSCNs与GRs间的等离子体耦合导致不同圆偏振光产生差异化的增强吸收——右旋圆偏振光的吸收被增强至完全吸收，而左旋圆偏振光的吸收仅轻微增强，这使得HSCNs@GRs体系的CD效应接近88%。通过分析HSCNs和HSCNs@GRs的损耗分布发现，吸收效应得到增强且能量从HSCNs转移至GRs。此外，将HSCNs@GRs的电流分布简化为等效LC谐振电路，可定性解释通过调节HSCNs@GRs几何参数实现CD信号调控的机理。本研究成果为增强手性提供了新方法，并有助于石墨烯基手性光电器件的设计。
关键词： 等离子体耦合、圆二色性、手性光电器件、石墨烯纳米带、H形银手性纳米结构
更新于2025-09-12 10:27:22
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双共振等离子体热点-激子耦合增强金/氧化锌杂化多孔纳米海绵的二阶非线性光学效应
摘要： 我们引入了氧化锌（ZnO）功能化的多孔金纳米粒子，由于局域表面等离子体与ZnO激子的高效耦合，这些粒子展现出强烈的二次谐波（SH）发射。这种纳米海绵具有10纳米尺寸配体的随机网络穿孔结构，能在高密度热点区域局域化等离子体。我们采用宽带少周期超快激光探测单个裸金海绵与ZnO功能化海绵的相干非线性发射。虽然杂化粒子的三次谐波光谱相对于裸金海绵发生红移，但其二次谐波光谱却呈现明显蓝移。约390纳米（略低于ZnO带隙）的二次谐波发射强度增强了十倍。我们认为这是双共振等离子体-激子相互作用的结果：激光驱动纳米海绵等离子体热点共振，这种局部增强的电场引发局域ZnO激子的双光子激发。这为通过结合随机无序纳米天线与半导体增益材料来设计高效相干非线性光源开辟了新途径。
关键词： 激子-等离子体耦合、表面等离子体、三次谐波产生、氧化锌、无序纳米天线、等离子体局域化、非线性光学
更新于2025-09-12 10:27:22
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各向异性金纳米粒子对光敏剂等离子体耦合及抗菌薄膜影响的研究。
摘要： 为避免耐药菌传播，开发具有杀菌功能的抗菌表面十分必要。通过纳米粒子与光敏染料的相互作用，光照可激活抗菌表面，实现对细菌的持续高效杀灭。本研究采用的薄膜包含长度32纳米、直径16纳米的金纳米棒（AuNRs）和直径50纳米的金纳米星（AuNSs），并复合结晶紫染料（CV）。通过数学模拟和表征研究了薄膜所用纳米粒子的表面等离子体共振（SPR）特性，以理解不同粒子间的SPR差异。研究分析了这些粒子与染料的等离子体耦合效应，以及由此产生的活性氧（ROS）生成情况和薄膜的杀菌活性。实验表明：经4小时光照后，该薄膜对革兰氏阴性菌（大肠杆菌）表现出强效杀菌作用——修饰AuNSs的薄膜可实现5个数量级（5-log）杀菌，修饰AuNRs的薄膜达到4个数量级（4-log）杀菌。对革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）则保持部分活性：含AuNSs的薄膜可杀灭2.5个数量级，含AuNRs的薄膜能杀灭3个数量级。革兰氏阴/阳性菌对薄膜产生ROS的差异化响应，使得该技术能针对特定菌种实现精准杀菌，例如主要污染革兰氏阴性菌的便盆表面，或主要污染革兰氏阳性菌的公共接触面（门把手、扶手等）。
关键词： 各向异性、光激活、非接触式灭菌、抗菌表面、模拟、等离子体耦合
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于SPP-LSP等离子体耦合的微流控芯片高级设计，用于高灵敏度与可靠性的SERS检测
摘要： 在本研究中，我们提出了一种具有高表面增强拉曼散射（SERS）增强效应和分析重现性的先进微流控SERS芯片的制备与研究方案。该芯片通过在微流控结构内部构建周期性金属结构（光栅），并在光栅表面固定具有特定形貌边缘的金多枝状纳米粒子（AuMs），实现了表面等离子体激元波（由金光栅激发）与局域表面等离子体（由AuMs锐利边缘激发）之间的等离子体耦合。这种设计使AuMs间隙产生显著的电场增强效应，从而获得极高的SERS增强因子——该结论通过理论计算及典型SERS分析物（罗丹明6G）的实验测量共同验证。特别值得注意的是，采用这种等离子体耦合结构可检测到极低浓度的R6G，其灵敏度显著超越现有微流控SERS测量的报道极限。我们还观测到SERS信号强度与微流控流速的关联性，并证实了恒定流速条件下微流控体系中SERS信号测量的高度可靠性。
关键词： 表面增强拉曼光谱、等离子体耦合、金多枝纳米粒子、微流控芯片、罗丹明6G
更新于2025-09-11 14:15:04