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传导型表面等离子体激元波导结构的传播研究进展 被引量:2
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作者 朱君 赵玲玲 +1 位作者 严蕾 李志全 《激光杂志》 北大核心 2015年第10期1-6,共6页
表面等离子体激元(SPPs)是通过改变金属表面的亚波长结构实现的一种光波与可迁移的表面电荷之间电磁模,可以用来从而传输光能量,且不受衍射极限的限制。正因为SPPs这种独特的性质,使其在纳米量级操纵光能量发挥着重要的作用。当前已经... 表面等离子体激元(SPPs)是通过改变金属表面的亚波长结构实现的一种光波与可迁移的表面电荷之间电磁模,可以用来从而传输光能量,且不受衍射极限的限制。正因为SPPs这种独特的性质,使其在纳米量级操纵光能量发挥着重要的作用。当前已经产生了以SPPs研究为核心内容的亚波长光学这一学科,科学家们对此进行了广泛的研究,提出了各种的器件与机理。本文以亚波长尺度的波导结构为基础,从当前发展的较为成熟多种波导结构、应用情况对传导型表面等离子体激元的传播的研究进行了回顾和讨论,旨在将这一领域相关研究成果及发展方向展示给读者。 展开更多
关键词 亚波长光 表面等离子体学 局域化 平衡态 波导结构
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表面等离子共振技术及其生物传感研究进展 被引量:15
2
作者 朱君 赵玲玲 +3 位作者 严蕾 牛力勇 孟晓云 李志全 《激光杂志》 北大核心 2015年第4期1-5,共5页
表面等离子共振传感器将生物学识别机制与光电装置相结合,把生物信号转化为光电信号,非常适合于对生物分子相互作用进行动态实时研究。表面等离子共振技术具有检测过程方便快捷,灵敏度高;无需标记样品,大多数情况下,不需要对样品进行处... 表面等离子共振传感器将生物学识别机制与光电装置相结合,把生物信号转化为光电信号,非常适合于对生物分子相互作用进行动态实时研究。表面等离子共振技术具有检测过程方便快捷,灵敏度高;无需标记样品,大多数情况下,不需要对样品进行处理;能在混浊的甚至不透明的样品中进行等特点。本文以表面等离子技术为基础,分析了当前应用广泛的Kretschmann模型特点,回顾和讨论了表面等离子共振传感系统的研究概况,旨在将表面等离子共振技术及相关研究成果展示给读者。 展开更多
关键词 表面等离子体学 表面等离子共振技术 Kretschmann模型 生物传感
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表面等离子受激辐射放大技术的研究进展 被引量:1
3
作者 朱君 徐汶菊 +5 位作者 傅得立 宋树祥 秦运柏 秦柳丽 赵玲玲 严蕾 《激光杂志》 北大核心 2016年第2期1-4,共4页
随着2009年世界最小纳米激光器实验的成功,使得越来越多的学者认为SPASER(表面等离激光)技术具备了下一代高速光电器件的特点。SPASER和目前最快的晶体管相比有同等的纳米尺度,但速度要快近千倍,且它与半导体材料应用及现行电子组件工... 随着2009年世界最小纳米激光器实验的成功,使得越来越多的学者认为SPASER(表面等离激光)技术具备了下一代高速光电器件的特点。SPASER和目前最快的晶体管相比有同等的纳米尺度,但速度要快近千倍,且它与半导体材料应用及现行电子组件工程技术上完全兼容。本文以SPASER技术为基础,对目前发展的SPASER技术波导结构、应用情况进行了回顾和讨论,提出了引入石墨烯材料进行SPASER波导的优化方向,旨在将SPASER技术展示给更多的读者。 展开更多
关键词 表面等离子体学 波导结构 SPASER技术
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等离子体纳米结构Fano谐振的Q值计算研究
4
作者 胡治朋 刘芬 +1 位作者 刘柳 张渊 《华南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第1期47-51,共5页
品质因子(Q值)是谐振模式电磁存储能力的一个重要评价指标,文中从定义出发得到了Q值的时域拟合公式,并结合时域有限差分方法对典型金属纳米结构以及Fano谐振各特征模式的Q值展开研究;此外,用较为简单方便的频域半高宽公式对上述结构进行... 品质因子(Q值)是谐振模式电磁存储能力的一个重要评价指标,文中从定义出发得到了Q值的时域拟合公式,并结合时域有限差分方法对典型金属纳米结构以及Fano谐振各特征模式的Q值展开研究;此外,用较为简单方便的频域半高宽公式对上述结构进行了Q值计算.通过对比2种方法得到的结果,发现尽管频域半高宽公式能够适用于简单的金属纳米结构谐振模式Q值计算,但在处理Fano谐振的Q值时将会带来较大的误差,有时甚至极大地偏离实际值导致计算结果失去意义.文中采用的时域拟合Q值公式从谐振模式的本质出发,不受结构响应谱线型的影响,适用于各种情况下对谐振模式Q值的准确计算. 展开更多
关键词 Q值 金属纳米结构 表面等离子体光子 Fano谐振
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表面等离子体亚波长光学原理和新颖效应 被引量:40
5
作者 顾本源 《物理》 CAS 北大核心 2007年第4期280-287,共8页
表面等离子体是沿着导体表面传播的波,当改变金属表面结构时,表面等离子体激元(surface plasmon polaritons,SPPs)的性质、色散关系、激发模式、耦合效应等都将产生重大的变化.通过SPPs与光场之间相互作用,能够实现对光传播的主动操控.... 表面等离子体是沿着导体表面传播的波,当改变金属表面结构时,表面等离子体激元(surface plasmon polaritons,SPPs)的性质、色散关系、激发模式、耦合效应等都将产生重大的变化.通过SPPs与光场之间相互作用,能够实现对光传播的主动操控.表面等离子体光子学(plasmonics)已成为一门新兴的学科,它的原理、新颖效应以及机制的探究,都极大地吸引研究者们的兴趣.SPPs具有广阔的应用前景,例如,应用于制作各种SPPs元器件和回路,制作纳米波导、表面等离子体光子芯片、耦合器、调制器和开关,应用于亚波长光学数据存储、新型光源、突破衍射极限的超分辨成像、SPPs纳米光刻蚀术、以及生物光学(作为传感器和探测器).文章介绍了表面等离子体光子学原理、新颖效应和物理机制,并简述若干应用. 展开更多
关键词 表面等离子体亚波长光 表面等离子体光子 表面等离子体光子芯片 元器件和回路
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球形串型二维表面等离子体光栅光吸收器
6
作者 冀敏 杨荣草 薛文瑞 《量子光学学报》 北大核心 2015年第1期51-58,共8页
本文设计了一种球形串型二维表面等离子体光栅光吸收器,采用二维时域有限差分法(2D-FDTD)分析了该吸收器的几何结构参数对其吸收特性的影响。结果表明,通过调整小球的半径、球形串之间的中心距离以及球形串上小球的层数,可以有效地降低... 本文设计了一种球形串型二维表面等离子体光栅光吸收器,采用二维时域有限差分法(2D-FDTD)分析了该吸收器的几何结构参数对其吸收特性的影响。结果表明,通过调整小球的半径、球形串之间的中心距离以及球形串上小球的层数,可以有效地降低反射率,从而提高对光的吸收率。从中心位置向左右两边使球形串之间的中心距离线性减小,可明显改善其吸收效果。当球形串上小球的层数超过50层时,基本达到了饱和吸收的状态。这种光吸收器在薄膜太阳能电池中具有一定的应用前景。 展开更多
关键词 光吸收器 表面等离子体学 亚波长光
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表面等离子体狭缝波导上的石墨烯光电探测器 被引量:1
7
作者 王逸伦 黄鑫宇 +6 位作者 周德 严其志 姜志滨 陈燎 李响 叶镭 张新亮 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2021年第5期37-48,共12页
基于表面等离子体的硅基集成光电探测器因具有THz带宽潜力而受到广泛关注.本文基于简化的两步光刻工艺实现表面等离子体狭缝波导与石墨烯相结合的光电导探测器,直接采用对称的狭缝波导金属作为微波电极,理论计算3-dB带宽大于120 GHz,受... 基于表面等离子体的硅基集成光电探测器因具有THz带宽潜力而受到广泛关注.本文基于简化的两步光刻工艺实现表面等离子体狭缝波导与石墨烯相结合的光电导探测器,直接采用对称的狭缝波导金属作为微波电极,理论计算3-dB带宽大于120 GHz,受限于测试设备,实际测试的带宽大于70 GHz,实验上实现了72 Gbit/s NRZ和64 Gbit/s PAM-4等高速信号的接收,误码率均低于15%的软判决前向纠错码门限.由于表面等离子体增强了光和石墨烯的相互作用,在吸收区长度不大于7μm和偏置电压0.4 V的条件下,探测器的响应度大于0.13 A/W.该探测器解决了目前表面等离子体探测器普遍存在工艺复杂、高速性能受限于吸收材料载流子动态特性的问题,具备超小尺寸、高速大带宽、工艺简单和与CMOS工艺兼容的特点,有望在高速光互连、太赫兹发射以及太赫兹通信中得到应用. 展开更多
关键词 光电探测器 表面等离子体光子 石墨烯 光电导效应
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MIM结构的SPP模式理论与仿真计算研究 被引量:4
8
作者 陈佳音 刘国军 王江安 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期737-741,共5页
为了进一步明确MIM(Metal-insulator-metal)波导结构的SPP(Surface plasmon polariton)模式特性,建立了MIM结构的SPP模式关系、激发系数和反射系数的理论模型。仿真数值计算结果表明:较大的介质厚度的TM基态模式衰减超过了振荡模式衰减... 为了进一步明确MIM(Metal-insulator-metal)波导结构的SPP(Surface plasmon polariton)模式特性,建立了MIM结构的SPP模式关系、激发系数和反射系数的理论模型。仿真数值计算结果表明:较大的介质厚度的TM基态模式衰减超过了振荡模式衰减,与传统的介质波导明显不同;TE模式表现为失真的介质光波导模式特性,其传播距离要远大于TM0;MIM结构中腔的Q值随着长度增加而增大,表明了SPP反射受限;腔的品质因数改变与端面关系密切;MIM波导可以在具有更大Q值下确保光波更好地耦合成需要的SPP模式。 展开更多
关键词 表面等离子体学 MIM波导 模式关系 品质因数
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金属粒子阵列共振的偏振特性 被引量:1
9
作者 殷澄 许田 +1 位作者 陈秉岩 韩庆邦 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第16期244-248,共5页
当金属纳米粒子形成规则分布且阵列周期与单粒子的共振波长近似匹配时,会形成一种特殊的阵列共振,这种共振比单粒子的局域表面等离子体共振具有更窄的共振线宽和更高的共振强度.基于修正的长波近似方法,讨论了矩形阵列的消光截面与阵列... 当金属纳米粒子形成规则分布且阵列周期与单粒子的共振波长近似匹配时,会形成一种特殊的阵列共振,这种共振比单粒子的局域表面等离子体共振具有更窄的共振线宽和更高的共振强度.基于修正的长波近似方法,讨论了矩形阵列的消光截面与阵列因子和单粒子的极化率之间的关系;并详细研究了在不同偏振的入射光照射下,阵列因子随着电偶极子方向的改变而产生的变化,以及这一效应对阵列共振和消光截面所产生的影响.结果表明,大型的方阵是偏振无关的;在矩形阵列中,沿着阵列两个轴向的相邻粒子之间的耦合形成了阵列因子的两个极值,并且分别对应了散射截面的最小值. 展开更多
关键词 散射 表面等离子体激元 纳米粒子
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Plasmonic Field Enhancement for Vibration Spectroscopy at Metal/Water Interfaces
10
作者 刘志华 徐倩 刘韡韬 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 2016年第1期87-90,I0002,共5页
Electrochemical (EC) reactions play vital roles in many disciplines, and its molecular-level understanding is highly desired, in particular under reactions. The vibration spectroscopy is a powerful in situ technique... Electrochemical (EC) reactions play vital roles in many disciplines, and its molecular-level understanding is highly desired, in particular under reactions. The vibration spectroscopy is a powerful in situ technique for chemical analysis, yet its application to EC reactions is hindered by the strong attenuation of infrared (IR) light in both electrodes and electrolytes. Here we demonstrate that by incorporating appropriate sub-wavelength plasmonic structures at the metal electrode, the IR field at the EC interface can be greatly enhanced via the excitation of surface plasmon. This scheme facilitates in situ vibrational spectroscopic studies, especially using the surface-specific sum-frequency generation technique. 展开更多
关键词 Metal water interfaces Surface plasmon excitation Extraordinary optical transmission
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基于C3对称性破缺的多重法诺共振与光学传感
11
作者 张景朝 罗晓清 +4 位作者 徐晓峰 骆又麟 朱卫华 陈志勇 王新林 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2023年第9期371-377,共7页
数值研究了由同心C3型孔和圆环孔单元结构组成的复合超表面在近红外波段内的表面等离子体三重法诺共振效应与光学传感现象。研究结果表明,通过改变C3单元结构的对称性破缺不仅能够诱导产生可调的多重法诺共振效应,还能构建基于该效应的... 数值研究了由同心C3型孔和圆环孔单元结构组成的复合超表面在近红外波段内的表面等离子体三重法诺共振效应与光学传感现象。研究结果表明,通过改变C3单元结构的对称性破缺不仅能够诱导产生可调的多重法诺共振效应,还能构建基于该效应的自参考光学传感。此外,通过改变圆环单元结构的内半径能够实现基于法诺凹陷深度的辐射监测传感。该研究为设计紧凑、可调谐的法诺共振光子器件提供了新的视角,同时可将周期性亚波长金属纳米结构扩展至生物传感和光通信领域的相关应用。 展开更多
关键词 光电子 表面等离子体光子 表面等离子体 传感和传感器
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Adaptive optical design in surface plasma resonance sensor
12
作者 ZHANG Feng ZHONG Jin-gang 《Optoelectronics Letters》 EI 2006年第1期31-33,共3页
A double-prism adaptive optical design in surface plasma resonance (SPR) sensor is proposed,which consists of two identical isosceles right-triangular prisms. One prism is used as a component of Kretschmann configur... A double-prism adaptive optical design in surface plasma resonance (SPR) sensor is proposed,which consists of two identical isosceles right-triangular prisms. One prism is used as a component of Kretschmann configuration, and the other is for regulation of the optical path. When double-prism structure is angle-scanned by an immovable incident ray, the output ray will be always parallel with the incident ray and just has a small displacement with the shift of output point. The output ray can be focused on a fixed photodetector by a convex lens. Thus it can be avoided that a prism and a photodetector rotate by 8 and 28 respectively in conventional angular scanning SPR sensor. This new design reduces the number of the movable components, makes the structure simple and compact, and makes the manipulation convenient. 展开更多
关键词 谐振传感器 设计 表面等离子体 光传播途径
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The Surface Plasmons' Frequencies of Two Adjacent Metallic Nanospheres by Bloch-Jensen Hydrodynamical Model
13
作者 Moslem Mirasmouri Saeid Rostami 《Journal of Physical Science and Application》 2013年第1期54-57,共4页
The wave guides and optical fibers have long been known to transmit light and electromagnetic fields in large dimensions. Recently, surface plasmons, which are collective plasma oscillations of valence electrons at me... The wave guides and optical fibers have long been known to transmit light and electromagnetic fields in large dimensions. Recently, surface plasmons, which are collective plasma oscillations of valence electrons at metal surfaces, have been introduced as an entity that is able to guide light on the surfaces of the metal and to concentrate light in subwavelength volumes. It has been found that periodic array of metallic nanospheres, could be able to enhance the light transmission, and guiding light at nanoscale. The coupling between two nanoparticles in these devices is very important. The Bloch-Jensen hydrodynamical method has been used for computing surface plasmons' frequencies of a single metallic nanosphere. It contains the entire pole spectrum automatically, so it is more exactly than the other computational methods. In this research, we have computed the surface plasmons' frequencies of two adjacent nanospheres by Bloch-Jensen hydrodynamical model for the first time. The results show that there are two modes for this system, which depend explicitly on interparticle spacing. In addition, we have shown that the excitation modes yield to a single mode of a nanoparticle as the interparticle spacing increases. 展开更多
关键词 Surface plasmons plasmon-polaritons nanoparticles nanophotonics.
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未来十年纳米光子学若干重点发展领域 被引量:2
14
作者 孙桂林 张利沙 杭凌侠 《物理》 CAS 北大核心 2013年第10期724-732,共9页
纳米光子学已经对人们的日常生活产生了重要影响,并且纳米光子学器件产品有强大的市场需求,因此其研究结果可以很快转化为商品。文章介绍了在未来5到10年内对光子工业有重大影响并且有望进入商品市场的11个纳米光子学领域,其中包括:纳... 纳米光子学已经对人们的日常生活产生了重要影响,并且纳米光子学器件产品有强大的市场需求,因此其研究结果可以很快转化为商品。文章介绍了在未来5到10年内对光子工业有重大影响并且有望进入商品市场的11个纳米光子学领域,其中包括:纳米尺度量子光子学、全光路由、用于增强磁存储的表面等离子体光子学、用于诊断治疗和药物输送纳米光子学、纳米成像、分子尺度上的化学与生物传感器、纳米标签、纳米尺度上操控光场的分布(光伏器件和LED/OLED)、原型试制的新技术、量身定制光学特性的纳米光子材料以及太赫兹技术等,希望文章能对中国的纳米光子学研究及其工业化应用有一定帮助。 展开更多
关键词 纳米光子 表面等离子体光子 发光二极管/有机发光二极管 太阳能光伏器件 纳米量子光 生物光子 纳米传感 纳米标签 纳米光刻 纳米光子材料 太赫兹光子
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基于金属纳米结构非局域与尺寸效应的表面等离激元特性研究 被引量:2
15
作者 黄恺健 李世雄 +2 位作者 白忠臣 张正平 秦水介 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第20期176-184,共9页
结合流体动力学介电模型以及尺寸依赖介电模型,提出了一种可用于描述金属纳米结构中表面等离激元非局域和尺寸效应的介电理论模型。利用不同介质模型对半径为1~100nm的银纳米球进行电子能量损失特性和光学特性的仿真对比,结果表明该理... 结合流体动力学介电模型以及尺寸依赖介电模型,提出了一种可用于描述金属纳米结构中表面等离激元非局域和尺寸效应的介电理论模型。利用不同介质模型对半径为1~100nm的银纳米球进行电子能量损失特性和光学特性的仿真对比,结果表明该理论模型可在较大的能量范围(1~5eV)和尺寸范围(2~200nm)内,兼容有效地反映出局域、非局域、尺寸、甚至是类量子尺寸等效应对金属纳米结构表面等离激元特性的影响作用。同时,研究结果还有助于理解表面等离激元在纳米尺度上的共振模式、能量分布机理和动态演化机制,为等离激元器件的开发设计提供了参考。 展开更多
关键词 表面 表面等离激元 表面等离子体光子 有效介质理论 电磁光 电子能量损失光谱
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基于非对称纳米颗粒阵列的垂直与平行表面晶格共振 被引量:1
16
作者 侯浩杰 刘钧妍 +2 位作者 肖博文 朱明琦 李孟春 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第15期197-203,共7页
在贵金属纳米颗粒阵列中所形成的表面晶格共振能够有效抑制体系辐射损耗、提高共振品质因子、增大局域场强,已被广泛用于设计高性能微纳光子器件。实现垂直与平行表面晶格共振的同时激发对阵列结构光学响应的调制及应用具有重要意义。... 在贵金属纳米颗粒阵列中所形成的表面晶格共振能够有效抑制体系辐射损耗、提高共振品质因子、增大局域场强,已被广泛用于设计高性能微纳光子器件。实现垂直与平行表面晶格共振的同时激发对阵列结构光学响应的调制及应用具有重要意义。本文设计了由L-形纳米天线构成的阵列结构,计算了成键模式和反成键模式与瑞利异常耦合的光学响应,获得了在消光谱上能够同时形成上述两种表面晶格共振的结论。结果表明,其成键与反成键局域共振模式都可以实现与瑞利异常的耦合,从而激发垂直与平行表面晶格共振。这些特性使得这种非对称纳米颗粒阵列在微纳光子器件的设计方面具有重要的应用价值。 展开更多
关键词 光电子 表面等离子体光子 表面等离激元共振 时域有限差分法 表面晶格共振 非对称纳米颗粒
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Numerical Study of Surface Plasmons Nano-Optical Antenna and Its Array
17
作者 郭宝山 宋国锋 陈良惠 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2340-2345,共6页
Nano-rod and bow-tie antennas that are gold nano-antennas on dielectric material and the nano-rod antenna arrays are numerically studied by the finite difference time domain method in three dimensions. The light field... Nano-rod and bow-tie antennas that are gold nano-antennas on dielectric material and the nano-rod antenna arrays are numerically studied by the finite difference time domain method in three dimensions. The light field that project on the antennas can be confined to a spot with subwavelength width (-λ/11),and the light intensity can be enhanced to 91 times the incident light in the near-field with the bow-tie antenna. The enhancement also exists in the antenna arrays. The highest enhancement of the light intensity at the bow-tie antenna gap can reach about 28000 times,and the localized field can be coupled to a nano-particle near the antenna gap. 展开更多
关键词 near-field optics surface plasmons optical antenna
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金膜上亚波长周期性孔阵的模拟与研制 被引量:6
18
作者 王卉 曾(?) 宋国峰 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1638-1643,共6页
分析了980 nm波长的光在透过制作在金膜上的亚波长周期性孔阵时的透射增强现象。通过建立中心带缺陷孔的三角晶格的孔阵模型,并采用三维时域有限差分方法对该模型的透射情况进行模拟分析。结果表明通过优化孔阵周期参数可以对特定波长... 分析了980 nm波长的光在透过制作在金膜上的亚波长周期性孔阵时的透射增强现象。通过建立中心带缺陷孔的三角晶格的孔阵模型,并采用三维时域有限差分方法对该模型的透射情况进行模拟分析。结果表明通过优化孔阵周期参数可以对特定波长的光实现一定程度的选择透过性。当孔阵周期为450 nm,中心缺陷孔径为400 nm,孔阵中单个孔孔径为150 nm时,980 nm波长光透过该孔阵时具有明显的透射增强效应,并且距孔阵表面3 μm的远场光斑尺寸被局限在亚波长尺度(880 nm)。研究了使用聚焦离子束在金膜上制备孔阵的工艺,成功研制了与设计尺寸一致的孔阵。这种孔阵可以集成在980 nm垂直腔面发射激光器上,用于改善器件的远场光学特性。 展开更多
关键词 表面等离子体光子 亚波长周期性孔阵的透射增强效应 三维时域有限差分方法 聚焦离子
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Optical tweezers technique and its applications 被引量:9
19
作者 GUO HongLian LI ZhiYuan 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS 2013年第12期2351-2360,共10页
Since their advent in the 1980s,optical tweezers have attracted more and more attention due to their unique non-contact and non-invasion characteristics and their wide applications in physics,biology,chemistry,medical... Since their advent in the 1980s,optical tweezers have attracted more and more attention due to their unique non-contact and non-invasion characteristics and their wide applications in physics,biology,chemistry,medical science and nanoscience.In this paper,we introduce the basic principle,the history and typical applications of optical tweezers and review our recent experimental works on the development and application of optical tweezers technique.We will discuss in detail several technological issues,including high precision displacement and force measurement in single-trap and dual-trap optical tweezers,multi-trap optical tweezers with each trap independently and freely controlled by means of space light modulator,and incorporation of cylindrical vector optical beams to build diversified optical tweezers beyond the conventional Gaussian-beam optical tweezers.We will address the application of these optical tweezers techniques to study biophysical problems such as mechanical deformation of cell membrane and binding energy between plant microtubule and microtubule associated proteins.Finally we present application of the optical tweezers technique for trapping,transporting,and patterning of metallic nanoparticles,which can be harnessed to manipulate surface plasmon resonance properties of these nanoparticles. 展开更多
关键词 optical tweezers small particle force measurement NANOPHOTONICS
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Surface plasmon-enhanced photochemical reactions on noble metal nanostructures 被引量:3
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作者 De-Yin Wu Meng Zhang +3 位作者 Liu-Bin Zhao Yi-Fan Huang Bin Ren Zhong-Qun Tian 《Science China Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第4期574-585,共12页
Nanoscale noble metals can exhibit excellent photochemical and photophysical properties, due to surface plasmon resonance(SPR) from specifically collective electronic excitations on these metal surfaces. The SPR effec... Nanoscale noble metals can exhibit excellent photochemical and photophysical properties, due to surface plasmon resonance(SPR) from specifically collective electronic excitations on these metal surfaces. The SPR effect triggers many new surface processes, including radiation and radiationless relaxations. As for the radiation process, the SPR effect causes the significant focus of light and enormous enhancement of the local surface optical electric field, as observed in surface-enhanced Raman spectroscopy(SERS) with very high detection sensitivity(to the single-molecule level). SERS is used to identify surface species and characterize molecular structures and chemical reactions. For the radiationless process, the SPR effect can generate hot carriers, such as hot electrons and hot holes, which can induce and enhance surface chemical reactions. Here, we review our recent work and related literature on surface catalytic-coupling reactions of aromatic amines and aromatic nitro compounds on nanostructured noble metal surfaces. Such reactions are a type of novel surface plasmon-enhanced chemical reaction. They could be simultaneously characterized by SERS when the SERS signals are assigned. By combining the density functional theory(DFT) calculations and SERS experimental spectra, our results indicate the possible pathways of the surface plasmonenhanced photochemical reactions on nanostructures of noble metals. To construct a stable and sustainable system in the conversion process of the light energy to the chemical energy on nanoscale metal surfaces, it is necessary to simultaneously consider the hot electrons and the hot holes as a whole chemical reaction system. 展开更多
关键词 surface plasmon resonance plasmon-enhanced chemical reaction p-aminothiophenol density functional theory noble metal nanostructures
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