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由等离子体分子组成的超表面：平行与正交表面晶格共振的杂化
摘要： 多个表面晶格共振能有效抑制多个光谱位置附近的辐射损耗，从而增强光与物质的相互作用，使其在多波长相关应用中极具前景?？⑸啥嘀鼐Ц窆舱竦目煽糠椒ㄖ凉刂匾?。类比由多种分子组成的天然材料，本研究提出构建由等离子体人工分子构成的超表面，其集体响应与单纳米粒子显著不同。研究表明，由于等离子体三聚体分子的局域共振与阵列瑞利异常之间的耦合，激发了尖锐的多重表面晶格共振，并观察到由垂直于偏振方向的等效偶极子形成而产生的罕见平行晶格共振。特别值得注意的是，尽管平行模式较弱，但当共振能量相互接近时，与正交模式杂化会产生显著的反对称行为，从而形成同时具备平行和正交瑞利异常特性的两种杂化本征模式。考虑到非对称环境中晶格共振的激发、灵活的可调谐性及定制集体响应的能力，由人工分子构建的超表面有望成为设计超快紧凑型光子器件的理想平台。
关键词： 等离激元分子、模式杂化、超表面、纳米粒子阵列、表面晶格共振
更新于2025-09-12 10:27:22
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通过定向自组装将金纳米颗?？煽囟ㄎ恢镣及富鄱谆柩跬楸∧ぶ?
摘要： 一种经济可行且可重复的纳米粒子（NPs）高保真有序阵列组装方法仍是根本性难题。定向自组装等方法展现出最大潜力，能实现预图案化聚合物腔体中>85%的纳米粒子填充密度。本研究通过控制蒸发速率、基底速度（沉积速率）和纳米粒子直径来优化定向自组装工艺，成功制备出面积>2 mm×2 mm且填充密度达~100%的可重复有序阵列。实测光谱显示：对于100 nm和150 nm金（Au）纳米粒子，随着填充密度增加，局域表面等离子体共振（LSPR）和表面晶格共振（SLR）峰均发生蓝移。离散偶极近似（DDA）、耦合偶极近似（CDA）、快速半解析CDA（rsa-CDA）及米氏理论模拟结果与实测消光谱的每纳米粒子消光值（extinction/NP）计算高度吻合。采用150 nm金纳米粒子有序阵列，分别基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）和玻璃折射率（RI）进行rsa-CDA估算，所得峰值位置误差<1.7%，且峰值相对增幅相当。实测与模拟均表明：相比PDMS基质，阵列位于玻璃基底时SLR峰高度显著增强。
关键词： 定向自组装、消光光谱、金纳米粒子、表面晶格共振、局域表面等离子体共振
更新于2025-09-12 10:27:22
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等离子体阵列色散工程中粒径的作用
摘要： 金属光栅上的掠射衍射级会产生特殊光学效应，这一现象曾引起伍德、瑞利和法诺的关注。当采用等离子体纳米颗粒作为谐振光栅单元时，此类表面晶格共振的现象学表现极为丰富，包括光谱窄带消光峰和光学带隙的形成。研究发现，在垂直入射条件下，对应第一掠射衍射级的高能或低能分支中总有一个会呈现明亮状态（即与光强耦合）。文献综述表明，颗粒尺寸是决定哪个色散分支被激活的关键因素，但对此现象始终缺乏统一解释。通过实验与数值模拟重新研究该效应后，我们首先采用振子模型、其次运用光子晶体理论对纳米颗粒光栅进行分析，从而阐明了其物理本质。这两种方法均揭示了颗粒尺寸依赖的相位偏移在掠射光场背向散射中的核心作用——该相位偏移决定了色散分支对应场分布的对称性，进而影响其与激发光的耦合能力。这一物理认知能显著简化等离子体纳米颗粒光栅的色散工程调控，使其更适用于传感或激光等特定应用场景。
关键词： 表面晶格共振、混合材料、磁性、光学、色散工程、等离子体学、等离子体纳米粒子
更新于2025-09-12 10:27:22
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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年6月23日-27日）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 基于多谐振高Q值等离子体阵列的高效非线性超表面
摘要： 非线性光学过程在光子学的诸多领域都具有重要意义，从生物医学成像到超快光谱学均有所涉及。得益于纳米光子学与超材料领域的最新进展，对更小型、高效能非线性光学元件的需求日益增长。然而传统材料极难满足这一需求，这促使人们寻求替代方案。非线性等离子体光学作为实现高效纳米尺度非线性光学的潜在解决方案应运而生，但目前尚不清楚如何充分增强超材料的非线性响应以实现实际应用。近期针对该问题的解决方案研究聚焦于两种基于共振工程的增强策略：一是利用具有相对高品质因数（Q值）的集体窄带等离子体共振（即表面晶格共振SLR）的纳米粒子阵列；二是研究在输入与输出波长同时产生共振增强的多重共振纳米结构，从而获得强非线性响应。本研究将这两种理念相结合以实现更高整体增强效果。我们通过数值模拟研究了由L形铝纳米粒子构成的多重共振等离子体超表面在二次谐波产生（SHG）过程中的增强效应。该阵列设计支持两个同时存在的高Q值SLR（分别称为SLR?和SLR?），其峰值分别对应基频波长与二次谐波波长。经估算，SLR?和SLR?的品质因数分别为800和250?；诜窍咝岳肷⑴技品椒ń蠸HG模拟后预测：在双重共振条件下，发射的二次谐波强度将获得超过六个数量级的增强。
关键词： 超表面、表面晶格共振、二次谐波产生、非线性光学、等离子体学
更新于2025-09-12 10:27:22
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六方氮化硼中确定性激活的量子发射体与等离子体表面晶格共振的耦合
摘要： 由辐射场介导的个体量子发射体间耦合所产生的协同现象，目前因其在片上光子量子存储和长程纠缠等应用领域的潜力而备受关注。这些应用的核心共性在于实现宏观距离上的电磁模式生成。然而要将此类系统转化为实用器件，仍需大量研究——首要任务是探索替代性物理平台。二维（2D）系统中的量子发射体提供了极具前景的研究路径，这类材料可适配任意形状基底形成混合系统，使发射体与合适的光学模式实现近场耦合。本研究报道了一种可扩展的耦合方法，能令范德华材料（六方氮化硼）中的色心集合体与离域的高品质等离子体表面晶格共振耦合。鉴于六方氮化硼发射体具备室温下单光子源的工作能力，此类架构在光子学应用领域展现出重要前景。
关键词： 耦合、应变、离域、缺陷、量子发射、光致发光、表面等离子体、六方氮化硼、二维材料、表面晶格共振
更新于2025-09-11 14:15:04
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表面晶格共振的二阶谐波光谱学
摘要： 由于具有较高的优值，金属纳米粒子阵列中的表面晶格共振（SLRs）在液体和气体介质的化学及生物分子传感领域极具应用前景。SLRs对纳米粒子表面附近（表面灵敏度）及其间隙体积内（体相灵敏度）的折射率变化均敏感。凭借其固有的表面灵敏特性和对电场的幂律依赖关系，二次谐波产生（SHG）光谱技术能够同时提升SLRs的表面与体相灵敏度。本篇关于等离子体纳米粒子SHG光谱的研究表明：SLRs可使SHG信号强度显著增强（最高达450倍），并观测到极窄的SHG强度共振峰（半高宽约5纳米）。通过改变基频波长、入射角度、纳米粒子材料及阵列晶格常数，我们论证了SHG共振对SLRs的高度敏感性。最终发现了一个SHG共振峰（半高宽10纳米），该峰属于电偶极禁阻模式，可归因于SLRs强近场增强的高阶多极矩。本研究为基于SLRs的SHG光谱技术在化学和生物分子传感领域开辟了极具前景的新途径。
关键词： 等离子体激元学、四极子、非线性光学、表面晶格共振
更新于2025-09-09 09:28:46