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基于耦合纳米天线实现光学频段高$f/b$单向光散射
摘要： 我们提出了一种光学耦合纳米天线，其包含由核-双壳层纳米粒子构成的非对称二聚体，每个纳米粒子由两个相同的金属条带通过介电间隔层分隔组成（即金属-介质-金属MDM结构）。根据偶极-偶极理论和米氏理论，我们通过理论与数值模拟证明：由于电偶极子与磁高阶模式间的干涉作用，该设计能沿入射光轴产生高f/b比（即前向与后向散射光谱比值）和窄波束宽度的单向前向散射。研究还发现，该纳米天线的所有性能特性均与这个非对称二聚体的间隙间距相关。相较于纯金属纳米粒子的非对称二聚体和MDM纳米粒子的对称二聚体，本设计方案通过有效耦合电偶极模式与磁多极模式，在保持高方向性的同时实现了低损耗。这种超定向纳米天线为克服耦合纳米天线的功率损耗和低方向性问题提供了新思路，可广泛应用于生物传感和超材料领域。
关键词： 偶极-偶极理论，耦合纳米天线，米氏理论，核-双壳层纳米粒子
更新于2025-09-11 14:15:04
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利用米氏理论研究SMNP-SQD混合体系中的非线性吸收与电磁诱导透明现象
摘要： 利用Mie理论，研究了由具有阶梯模型的GaAs球形量子点（SQD）和抛物线势场构成的混合系统在球形金属纳米粒子（SMNP）附近时的非线性吸收系数及电磁诱导透明（EIT）现象。通过求解稳态密度矩阵方程获得三阶极化率，进而利用其虚部计算非线性吸收系数。随后，分析了SQD与SMNP的半径、两者间距以及控制激光频率对非线性吸收系数和电磁诱导透明（EIT）的影响。
关键词： 金属纳米粒子、米氏理论、球形量子点、电磁诱导透明、吸收系数
更新于2025-09-10 09:29:36
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利用紫外-可见分光光度法对金纳米颗粒浓度进行稳健且精确的测量
摘要： 本文提出了一个经验公式，用于计算折射率范围为n=1至n=1.62的流体中，尺寸在1-1000纳米范围内的金纳米颗粒的消光效率。该公式包含形状因子以考虑非球形颗粒及聚集体。通过精确的米氏理论和T矩阵理论计算值拟合的经验曲线，验证了先前仅适用于水中直径5-100纳米近球形颗粒的描述。研究表明，这些先前描述对于非水流体及尺寸超过100纳米的非球形颗粒存在误差。本文提供的经验描述在大部分范围内与计算值的匹配误差控制在几个百分点以内，同时与使用其他直接测量颗粒浓度方法获得的实验数据（目前最佳标准相对误差为5%）相符。这些消光效率可用于验证多种情况下金纳米颗粒的浓度，以支持纳米颗粒研究中可重复性的推进。
关键词： 米氏理论、消光效率、金纳米粒子、T矩阵理论、紫外-可见分光光度法
更新于2025-09-10 09:29:36
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全介质核壳纳米粒子实现宽带零后向散射
摘要： 在纳米尺度上高效控制光辐射方向对各类纳米光子学应用至关重要。全介质纳米粒子可通过电共振与磁共振模式的叠加来调控散射光方向。本文提出一种全介质核壳结构SiO2-Ge-SiO2纳米粒子，能同时实现宽带零后向散射与增强前向散射。引入高阶电磁共振模式可满足广义第一Kerker条件，从而突破偶极近似限制。在电/磁共振区域附近产生的零后向散射具有高效的方向选择性。通过调节纳米粒子的几何参数，可将宽带零后向散射的光谱位置调控至可见光及近红外波段，在这两个波段的零后向散射波长宽度最高分别可达142纳米和63纳米?；谡庑┒捞毓庋匦?，所提出的核壳纳米粒子有望成为设计高性能纳米天线、低损耗超材料及光伏器件的理想候选结构。
关键词： 磁光材料、米氏理论、散射、粒子、共振
更新于2025-09-10 09:29:36
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近未来通信系统中的波传播概念 || 利用零折射率材料操控电磁波
摘要： 零折射率材料是一种具有有效零折射率的典型超材料，拥有各种奇异的电磁特性和特殊功能。我们研究了两种零折射率材料：第一种是由磁性超材料制成的早期匹配零折射率材料，第二种是径向各向异性零折射率材料?；诖判猿牧系南低吃诓ㄇ肮こ讨芯哂兄匾庖澹⑶铱赏ü獠看懦『臀露瘸×榛畹骺?。而基于径向各向异性零折射率材料的系统通过将线源和介电粒子封装在壳层结构内，能显著增强全向同性辐射。其物理本质在于介电粒子能有效再散射被困的各向异性高阶模式，并将其转化为系统外辐射的各向同性零阶模式。随后我们研究了含损耗系统的情形，并证明了采用增益粒子进行能量补偿的可行性。
关键词： 多重散射理论、磁性超材料、零折射率材料、全向各向同性辐射、米氏理论
更新于2025-09-09 09:28:46
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共振 || 高介电常数物体中的法诺共振
摘要： 本章利用米氏理论分析了高介电常数简单结构（如球体或核壳颗粒）中的法诺共振现象。米氏散射系数可分解为慢变背景与窄带共振，二者共同导致散射场中的法诺共振。对于任意形状结构，采用时域耦合模理论解释散射截面中出现的法诺共振。最后通过能带图分析周期性结构，结果表明法诺共振可视为布洛赫波与米氏散射波的叠加。
关键词： 传感器、时域耦合模理论、米氏理论、法诺共振、光子晶体
更新于2025-09-09 09:28:46