具有石墨烯等离激元的基态二能级系统的量子发射器

Graphene Plasmon Excitation with Ground-State Two-Level Quantum Emitters

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.117401

     量子光源与等离激元相互作用是微纳光学的一个重要方向。作者研究了基态二能级量子发射器在石墨烯纳米片影响下的传输性质。石墨烯等离激元（GPs）的场分布，特别是石墨烯纳米片两侧垂直电场分量的方向相反，在发射极与局域GPs相互作用过程中产生了显著的非绝热过程。通过考虑反向旋转项，量子发射器与GPs同时被激发具有很大的概率。这种情况发生在发射器速度约为光速10^-4倍的情况下。对于加速辐射源,GPs在高温下呈现热场光子分布。本研究为观察动态卡西米尔效应以及模拟安鲁（Unruh effect）效应提供了有效的平台。

通过热等离激元辅助循环裂解扩增，以实现 SARS-CoV-2 的自我探测

Thermoplasmonic-Assisted Cyclic Cleavage Amplification for Self-Validating Plasmonic Detection of SARS-CoV-2

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c00957

    2019年冠状病毒（COVID-19）对地球上人类的日常生活造成严重影响。因此，可靠且灵敏的病毒检测系统对于及时发现感染和预防传播至关重要。作者基于无扩增的直接病毒RNA检测和扩增的循环荧光探针裂解（CFPC）检测，介绍了一种热等离激元辅助双模式转导（TP-DMT）概念。热等离激元辅助双模式可协同提供一种灵敏且自验证的等离激元纳米平台，以实现30分钟内定量检测微量SARS-CoV-2。在CFPC检测中，核酸内切酶IV识别合成的无碱基位点并切割杂交双链体中的荧光探针。纳米尺度的热等离激元加热使缩短的荧光探针杂化，并促进了循环结合-裂解-解离（BCD）过程，该过程可以提供基于扩增的高敏感响应。通过测试临床COVID-19患者样本，成功验证了这种TP-DMT方法，表明了其在快速临床感染筛查和实时环境监测中的潜在应用。

等离激元半导体纳米槽阵列增强的宽频带毫米波和太赫兹波探测

Plasmonic semiconductor nanogroove array enhanced broad spectral band millimetre and terahertz wave detection

https://doi.org/10.1038/s41377-021-00505-w

    高性能的非冷却毫米波和太赫兹波探测器受到灵敏度低、频谱带宽较窄和结构复杂等问题的困扰。基于外延生长在GaAs衬底上的纳米沟槽InSb阵列，作者报告了可实现室温操作的半导体表面等离激元增强的高性能宽带毫米波和太赫兹波探测器。通过在生长的InSb层中制作纳米槽阵列，并在InSb与空气界面处产生强毫米波和太赫兹波表面等离激元，从而显著提高了探测性能。室温下，在1.75 mm（0.171 THz）时，可实现2.2×10^-14 W Hz^-1/2的噪声等效功率（NEP）或2.7×10¹² cm Hz^1/2 W^-1的检测灵敏度（D*）。通过将温度降低到热电冷却可用的200 K，纳米槽器件的相应NEP和D*可以分别提高到3.8×10^-15 W Hz^-1/2和1.6×10¹³ cm Hz^1/2 W^-1 。此外，这种单一设备可以执行0.9 mm (0.330 THz)到9.4 mm (0.032 THz)的宽带检测，并在室温和200 K下分别实现了3.5 s和780 ns的快速响应。

石墨烯纳米带中低损耗等离激元波导模式的纳米成像

Nanoimaging of Low-Loss Plasmonic Waveguide Modes in a Graphene Nanoribbon

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c00276

    石墨烯纳米可以超小模式区域支持低损耗和可调谐的等离激元波导。然而，对石墨烯纳米带中的等离激元波导模式进行实验观察是具有挑战性的，因为常规的湿法光刻难以产生具有低边缘粗糙度的干净的石墨烯纳米带。作者使用干法光刻制造了超净和低粗糙度的石墨烯纳米带，并将其封装在六方氮化硼（hBN）中。通过低温红外纳米显微技术，在超净纳米带波导中演示了质量因子高达35的低损耗等离激元传播。此外，基模和高阶等离激元波导模被首次观察到。所有的等离激元波导模式都可以通过静电门控进行调谐。在超净石墨烯纳米带中观察到的可调谐等离激元波导模式与有限差分时域（FDTD）模拟结果吻合较好，有望用于亚波长尺寸的可重构光子电路和器件。

通过等离激元纳米谐振器的近场激发产生热电子

Hot Electron Generation through Near-Field Excitation of Plasmonic Nanoresonators

https://doi.org/10.1021/acsphotonics.1c00231

    通过耦合到金属表面上纳米谐振器的偶极子源的发射，作者从理论层面研究了热电子的产生。作者使用数值方法求解时谐麦克斯韦方程，并应用量子模型预测了热电子产生的效率。可以预测强约束电磁场和金属表面热电子产生的强烈增强，并用准正态模态理论进一步解释。在所研究的纳米谐振器中，发射源和受体谐振器都位于相同的体积中，这种配置有望实现高效率的热电子生成。通过与没有等离激元纳米谐振腔(即偶极子源位于平面型非结构金属表面)时的效率比较，有效激发纳米谐振腔的模态可以提高高能载流子的产生效率，该方案可用于尖端光谱学和其他光电应用。

本文转自：https://mp.weixin.qq.com/s/5t1QA00Bte-PrQ6KIk0ULQ

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