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十八烷基三氯硅烷封端的金纳米点阵列作为疏水表面增强拉曼散射基底用于生物医学应用
摘要: 等离子体纳米结构作为高活性表面增强拉曼散射(SERS)基底,有望实现生物分子检测。然而,由于分析物在亲水表面扩散远离等离子体敏感区域,导致检测灵敏度受限,对高稀释度、小体积分析物的检测仍是亟待解决的问题。本研究描述了十八烷基三氯硅烷(OTS)封端金纳米点(Au ND)阵列的制备与表征——这种疏水表面与纳米等离子体技术的结合体,并证实其适合作为生物医学应用中的疏水SERS活性基底。以罗丹明B为分析物进行实验验证,结果表明OTS封端Au ND阵列作为SERS基底具有活性:得益于疏水凝聚效应,该基底相比普通亲水Au ND阵列展现出3倍的信号增强。预计OTS封端Au ND阵列将推动开发出基于SERS检测的高灵敏度、高选择性生物医学检测工具。
关键词: 金纳米点阵列、十八烷基三氯硅烷、表面增强拉曼散射、疏水性、等离子体结构、生物医学应用
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于等离子体结构的可逆且可调谐光化学开关
摘要: 吡喃氢(8-羟基芘-1,3,6-三磺酸三钠盐,HPTS)首次被研究用于实现活性等离子体控制,其独特的物理光化学性质备受关注。我们利用这种光酸(HPTS)作为可通过光学调控的活性介质来调制等离子体共振。本文报道了在紫外光照射下制备涂覆HPTS薄膜的二维等离子体光栅。通过开关紫外光源,HPTS薄膜维持激发态质子转移(ESPT)过程并产生绿色荧光,由此引发折射率变化导致的等离子体红移现象。此外,这种光化学活性介质在等离子体传感领域也发挥重要作用——实验证明二维等离子体光栅中HPTS薄膜在光激发状态下对水蒸气具有基于发射的响应特性(适用于s偏振和p偏振)。这种可调谐、灵活且可逆的光驱动系统将推动活性等离子体结构的发展,并对生化光学传感器、全光等离子体电路等诸多领域产生深远影响。
关键词: 光化学开关、紫外照射、等离子体传感、等离子体结构、HPTS(8-羟基芘-1,3,6-三磺酸三钠盐)
更新于2025-09-23 15:19:57
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[2019年IEEE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) - 利用相变材料通过等离子体结构实现光操控
摘要: 过去十年间,大量研究聚焦于利用等离子体结构与超材料来控制电磁辐射。这类结构的响应特性高度依赖于制备过程中的参数设置,例如所用材料组合及其结构尺寸。尽管在光电子学领域具有广阔应用前景,但这类结构在制备后无法调节光学响应的特性带来了严重局限。为解决这一问题,我们提出了一种由二氧化钒(VO?)薄膜上的等离子体纳米结构构成的可调谐等离子体元件——VO?作为一种相变材料具有显著优势。该材料在接近室温的临界温度68°C时,能发生从半导体相到金属相的可逆大范围转变。虽然现有VO?研究多集中于相变时近红外波段(1μm以上)光学特性的显著变化,但本研究重点关注可见光波段内VO?介电函数的变化。我们通过实验与数值模拟,特别探究了利用VO?相变动态调控贵金属纳米结构等离子体特性,以及操纵邻近等离子体纳米结构的量子发射体发光特性的可能性。 实验观察到:当热触发VO?从半导体相向金属相转变时,生长在VO?薄膜层上的金纳米棒阵列等离子体特性发生剧烈变化。暗场散射实验显示(图1a),相变过程中红色光谱区域(尤其是650nm附近)的散射强度下降超过50%。此外,我们的光谱与时间分辨测量表明(图1b):通过底层VO?薄膜的热致相变,可调控金纳米棒阵列附近量子点(CdSeS/ZnS)的发光特性。当VO?处于半导体相时,纳米棒阵列上量子点的光致发光(PL)强度较远离阵列的同薄膜区域显著猝灭;而当VO?层被热激活转变为金属相时,阵列上量子点则呈现发光增强现象。同时加热效应导致阵列内外量子点的主要PL发射峰均红移15nm。相关实验结果均配有FDTD模拟验证。
关键词: 光致发光、二氧化钒、等离子体结构、量子点、相变材料
更新于2025-09-16 10:30:52
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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)- 扫描谐振纳米天线实现hBN缺陷光子发射的高分辨率成像与发射控制
摘要: 六方氮化硼(hBN)中的单原子缺陷因其发射稳定性、无闪烁和无漂白特性,在常温条件下尤为引人注目。此外,这些缺陷即使在高温工作环境下也展现出卓越的发射稳健性。因此,hBN缺陷已成为新型稳健单光子源的有力候选者。目前已有多项尝试以可控方式诱导hBN缺陷,但由于其易于获取且hBN薄片具有纳米级厚度,这些缺陷与等离激元结构耦合以增强光子发射的潜力备受关注。然而高效耦合需要亚20纳米的高精度定位,现有方法在组装和成像环节均未能达到该控制水平。同时,现有研究仅呈现静态的发射体-颗粒耦合构型,且缺乏区分hBN缺陷发光与金属颗粒荧光的有效策略。 本研究首次实现了基于纳米级控制(光学分辨率45纳米)的hBN发射中心与共振光学天线的系统性同步耦合及成像。我们通过纳米天线使hBN缺陷发射强度降低30-70%,证实了其对缺陷的调控能力。实验采用散射式近场显微镜系统,其中自主制备的单偶极纳米天线作为近场探针,可独立扫描hBN缺陷并实现纳米级精度的耦合与荧光发射调控。通过光子时间门控技术,我们成功区分了金属天线辐射光与hBN发射体辐射光。最终观测到因发射体-天线耦合导致的2倍寿命缩短现象。
关键词: 纳米天线、单光子源、等离子体结构、近场显微镜、六方氮化硼缺陷
更新于2025-09-16 10:30:52
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通过基于等离子体的策略提升发光二极管的性能
摘要: 发光二极管(LED)凭借其长寿命、小尺寸和低能耗的特点,在显示器和通用光源领域日益普及。过去数十年来,研究人员持续探索新型发光材料和器件结构以获得高效LED。然而,不尽如人意的外量子效率严重制约了其商业化应用。在提升LED效率的所有方法中,引入等离子体结构在提高发光体自发辐射速率和改善光提取效率方面展现出巨大潜力。本文综述了采用等离子体材料解决量子阱LED和有机LED挑战的方法,探讨了基于等离子体策略提升光生成与提取效率的机理,并介绍了等离子体对荧光粉定向发射的控制作用。此外,还阐述了LED中等离子体结构的设计、制备与调控以优化器件性能的关键问题,以及为特定LED器件选择合适等离子体材料与结构的作用。本综述列举了等离子体LED面临的挑战与机遇,旨在为等离子体LED的未来发展趋势提供见解。
关键词: 自发发射速率、发光二极管、光提取效率、外量子效率、等离子体结构
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2018年电磁学研究进展研讨会(PIERS-Toyama)- 富山(2018.8.1-2018.8.4)] 2018年电磁学研究进展研讨会(PIERS-Toyama)- 基于金属线编织网结构的太赫兹等离子体特性研究
摘要: 数值计算提出了一种基于金属丝编织网、可支持法诺共振的太赫兹等离子体结构。编织金属丝的结构单元因其非对称性(与金属孔阵列的对称性形成对比)对该共振场的实现至关重要。通过在编织金属丝结构上采用不同曲率的弯曲金属丝,可调控共振场的光谱特性(包括频率和带宽)。由此通过调节金属丝弯曲段的尺寸来优化高Q值共振,并实现大体积共振场的局域约束。
关键词: 法诺共振、太赫兹、等离子体结构、金属丝编织网
更新于2025-09-11 14:15:04
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银膜上周期性介质纳米带超材料的表面增强完美吸收
摘要: 集成介电超材料与等离子体结构可引发剧烈光学共振并增强光吸收能力。本文描述了薄银膜上硅纳米阵列在亚波长纳米尺度实现极端光限制的光学特性。我们在硅纳米条带中实现了近乎完全的吸收——这些纳米条带在可见光区域支持磁四极子米氏型共振。介电纳米条带的米氏共振场与银膜的屏蔽响应相互作用,形成等离子体共振构型,从而在介电纳米条带中实现完美光吸收。此外,我们在硅圆柱和菱形柱阵列等其他纳米结构中也获得了类似效果。由于该复合体系能维持杂化等离子体模式与磁模式,将有利于太阳能收集应用。
关键词: 表面等离子体激元、等离子体结构、介电超材料、米氏共振、完美吸收
更新于2025-09-10 09:29:36