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[转载]【一周前沿】2021.08.23-2021.08.29

已有 560 次阅读 2021-9-1 09:22 |个人分类:一周前沿|系统分类:论文交流|文章来源:转载

本周,小编为大家精选了等离激元领域的进展,涉及量子统计修正、等离激元结构色、量子隧穿诱导光整流、手性光热熔解和等离激元增强微纤维等领域

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观察等离激元系统的量子统计修正

Observation of the modification of quantum statistics of plasmonic systems

https://doi.org/10.1038/s41467-021-25489-4

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近二十年来,研究人员已经观察到玻色子在各种等离激元系统中的量子统计特性的保留。此外,在光子和等离激元之间的散射所介导的光-物质相互作用中保持非经典关联的可能性激发了等离激元系统中量子统计守恒的设想。研究者还假定类似的动力学是定义光源性质的量子涨落守恒的基础。到目前为止,等离激元实验已经在复杂的多粒子相互作用受到限制的纳米尺度系统中进行。作者证明了多粒子系统的量子统计并不总是保留在等离激元平台中,并报告了对其修正的观察。此外,结果表明光学近场提供了额外的散射路径,可以诱导复杂的多粒子相互作用。值得注意的是,由此产生的多粒子动力学反过来又会导致等离激元系统激发模式的改变。这些观察结果通过单模和多模等离激元系统的光学相干量子理论得到验证。作者的发现揭示了使用多粒子散射对量子等离激元系统进行精确控制的可能性。



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具有高对比度和超长寿命的等离激元结构颜色的视频快速切换

Video Speed Switching of Plasmonic Structural Colors with High Contrast and Superior Lifetime

https://doi.org/10.1002/adma.202103217

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反射式显示器或“电子纸”技术通过简单地利用环境光为发射式显示器的高能耗提供了解决方案。然而,开发具有竞争力的高质量图像和快速切换视频能力的电子纸是具有挑战性的。作者展示了一种技术,能够在整个可见光范围内进行高对比度结构色的视频快速切换。重要的是,这是通过能宽带吸收且偏振不敏感的电致变色聚合物而不是液晶来实现的,这使得保持高反射率成为可能。结果表明,促进电泳离子传输(漂移运动)可提高切换速度。结合具有高表面曲率的新型纳米结构,可以在高对比度(50% 反射率变化)下实现视频快速切换(20 ms)。对切换过程中光信号的详细分析表明,极化子的形成遵循视频速度范围内的一级反应动力学。此外,系统在视频速度切换期间仍以超低功耗运行(小于1 mW cm-2),并且在双稳态模式下功耗可忽略不计 (小于1 μW cm-2)。最后,快速切换将器件寿命提高到至少107个周期,比最先进的技术高出一个数量级。


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纳米腔分子结中的量子隧穿诱导光整流和等离激元增强光电流

Quantum Tunneling Induced Optical Rectification and Plasmon-Enhanced Photocurrent in Nanocavity MolecularJunctions

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c04100

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分子结为缩小光电器件的规模提供了机会。用单层分子分隔两个电极可在低电压(小于1 V)下进入量子隧穿机制,其中隧穿电流对电极的局部纳米级几何特征高度敏感。这些特征在结的电响应中产生不对称性,其与入射的振荡光场结合以产生光整流和光电流。最大限度地提高光电流要求精确控制整个结的几何形状和在最佳位置的大限制光场。等离激元纳米结构(如金属纳米粒子)是该应用的主要候选者,因为它们的大小和形状决定了一致的结几何形状,同时强烈增强了入射光的光场。在这里,作者展示了一种强大的无光刻分子光电器件几何结构,其中自组装分子单层上的金属纳米颗粒夹在平面底部和半透明顶部电极之间,以创建具有可复制形态和电响应的分子结。明确的几何结构可实现可预测的和强烈的等离激元定位,作者展示了它在分子结中从100 μW入射光产生约 30 mV的光频电压,通过光整流(大于10 μA/W),能从仅几百个分子产生光电流。因此,通过简单的解析方程预测,在直流和光频量子隧穿电流之间获得了定量一致性。通过测量不同分子单层的结不对称程度,作者发现具有大DC整流比的分子也会促进零偏置不对称,使其成为与等离激元纳米材料相结合的传感和能量收集应用的良好候选材料。


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利用等离激元光热对DNA-纳米晶体组件进行手性光熔

Chiral Photomelting of DNA-Nanocrystal Assemblies Utilizing Plasmonic Photoheating

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02479

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手性等离激元纳米结构表现出异常强的手性信号,为实现由圆偏振光控制的不对称光物理和光化学过程提供了可能性。在这项工作中,作者使用手性DNA组装的纳米棒对作为手性等离激元光熔的模型系统。 结果表明,手性光可以控制对映体过量和顺向圆二色性。等离激元系统的非线性手性光学响应源于手性光热效应,导致DNA接头链的选择性熔化。研究描述了单一复杂和集体加热制度,这应该用不同的模型来处理。计算出的光热和光熔融效应的手性不对称因子超过手性分子光化学的典型值至少10倍。该机制可用于开发圆偏振光可控手性光响应系统。


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用于多功能传感的等离激元增强编织微纤维中的单模激光

Single-Mode Lasing in Plasmonic-Enhanced Woven Microfibers for Multifunctional Sensing

https://doi.org/10.1021/acssensors.1c01278

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单模等离激元激光在光子和传感领域具有巨大的应用潜力。在这项工作中,单模激光是使用等离激元增强的编织超细纤维实现的,该纤维对周围环境具有超高灵敏度。这种等离激元增强微纤维是通过将银纳米球喷涂到罗丹明6G掺杂的聚合物微纤维上来制造的。利用Ag纳米球提供的模式选择和等离激元增强效应,在超细纤维中实现了具有超窄线宽(0.1 nm)和低阈值(18.8 kW/mm2)的单模激光发射。当所提出的激光器用作传感器并暴露于潮湿或酸性环境时,在单模激光中观察到大的波长偏移。波长偏移归因于微纤维中由吸湿或化学反应引起的折射率变化。在湿度传感方面,激光的灵敏度高达826.6 pm% RH(相对湿度),检测限为0.051% RH。提出了一种醋酸气体传感的创新方法,该方法利用与罗丹明6G的化学反应,其最小响应时间为5分钟。由于超细纤维具有出色的织物兼容性,因此通过将等离激元增强超细纤维编织到衣服中来制造可穿戴传感器,并且该传感器表现出极高的弯曲稳定性。研究结果为多功能传感应用的超灵敏可穿戴传感器的设计和制造提供了一种新的方法。


本文转自:https://mp.weixin.qq.com/s/d6gzBwolbc_hGPdOZB4Z2A

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