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外加磁场下镍的激光烧蚀：微米级颗粒的选择
摘要： 该研究展示了在液体中进行镍靶材纳秒激光烧蚀以制备无污染微纳米胶体结构的方法。实验分别在双蒸水和乙醇两种液体中进行，以阐明液体对烧蚀材料特性的影响。通过在烧蚀过程中施加外磁场，拓展了液相激光烧蚀方法。将基底置于液体中可实现胶体溶液中微米/亚微米颗粒与纳米颗粒的分离——在外磁场作用下，微米级结构会沉积在基底上。特定实验条件下，还能在基底上制备有序的一维微米结构。研究还考察了不同激光波长对液相分散纳米结构和基底沉积微米结构特征的影响。基于光学显微镜、扫描电子显微镜、选区电子衍射和透射电子显微镜的详细分析，系统研究了所制备结构的形貌、成分及尺寸分布。该方法能制备无污染的微纳米结构，在生物技术、催化和磁光器件领域具有应用潜力。
关键词： 液相激光烧蚀、金属纳米粒子、微结构、胶体溶液、外磁场
更新于2025-09-23 15:19:57
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银金纳米粒子二维层级组装：构建荧光增强检测平台
摘要： 二维金属纳米粒子平台凭借其优异的荧光增强效应，在高通量即时检测领域展现出巨大潜力。金属纳米粒子（NPs）的自组装方法虽灵活简便，但可用于制备二维平台；然而，纳米粒子表面的电荷相互排斥会导致平台形成较大间隙，阻碍电磁场中强热点生成，从而削弱荧光增强效果。本研究通过大尺寸银（Ag）纳米粒子与小尺寸金（Au）纳米粒子的层级组装构建荧光增强平台。选择荧光较弱的金纳米粒子作为补充分子，填充预组装银平台的较大间隙以增加电磁热点。所得Ag/Au复合平台（1-Ag/Au、3-Ag/Au和6-Ag/Au）呈现递增的荧光增强效应，最大增强因子达3.6倍。小尺寸金纳米粒子的插入显著提升了银平台上荧光染料（花菁-5）的发射强度，其中单层1-Ag平台的增幅高达161.6%。有限时域差分（FDTD）计算揭示了Ag/Au层级结构相较于单一Ag或Au纳米粒子在改善电磁场方面的内在机制。本研究表明，层级组装有望成为大规模制备荧光增强检测平台的有力工具。
关键词： 热点、金属纳米粒子、荧光增强、自组装、等离子体耦合
更新于2025-09-23 06:23:43
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亮-暗模式耦合系统中的等离激元寿命增强
摘要： 金属纳米粒子可通过等离子体振荡将入射光局域到热点区域，在这些区域光强可增强高达四个数量级。尽管等离子体的寿命通常较短，但通过与量子发射体（例如spaser纳米激光器）相互作用可延长其寿命。然而分子可能在数天内发生漂白。本研究探讨了通过与长寿命暗等离子体模式耦合来增强等离子体激元激发寿命的机制。我们采用基于谐振子的解析模型证明：亮-暗等离子体模式耦合系统的衰减速度比单独亮模式更慢。此外，三维麦克斯韦方程的精确解（即时域有限差分法）表明，在热点区域耦合系统的寿命显著延长——这一现象无法通过远场响应预测。从实验吸收测量中提取的耦合系统整体能量衰减规律，与热点场衰减存在显著差异。该发现为等离子体应用提供了新思路：通过热点强度可检测光学响应。
关键词： 明暗模式耦合、时域有限差分法、金属纳米粒子、等离子体寿命、热点
更新于2025-09-19 17:13:59
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金属纳米颗粒上的激光诱导白炽现象：瑞利近似的有效性
摘要： 时间分辨激光诱导白炽法（TiRe-LII）正越来越多地用于表征非碳质纳米颗粒。然而，存在若干测量现象——特别是金属纳米颗粒的相关现象——无法用传统模型解释。本文表明，其中部分现象可能源于米氏理论瑞利近似产生的误差（该近似法是模拟碳质纳米颗粒光谱吸收的标准方法，但对金属纳米颗粒通常无效）。其他测量现象可通过将米氏理论与多分散粒径分布相结合来解释，或通过考虑纳米颗粒熔融时折射率的变化来阐释。此外，研究还考察了纳米颗粒电荷对光学特性的影响，发现其对TiRe-LII模型影响可忽略不计。
关键词： 米氏理论、多分散颗粒尺寸分布、金属纳米粒子、折射率、纳米粒子电荷、瑞利近似、激光诱导白炽现象
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于PEDOT:PSS/c-Si纳米金字塔的混合太阳能电池嵌入金属纳米颗粒的光捕获策略
摘要： 本文采用三维时域有限差分（FDTD）方法，研究了纳米金字塔（NP）阵列与金属纳米粒子（MNP）在提升PEDOT:PSS/c-Si混合太阳能电池（HSCs）光捕获能力及光吸收性能方面的协同作用?；诙搪返缌髅芏龋↗sc）对NP和MNP的关键几何参数进行了参数优化。优化结果表明：采用顶部织构化NP（不含MNP）时可实现35.91 mA/cm2的最大Jsc值，较平面结构提升24.38%；而在HSC背面引入Al MNP后，吸收光谱展宽的同时Jsc近乎翻倍至41.71 mA/cm2，较平面HSCs提高44.47%。通过DEVICE软件计算了含NP及嵌入Al MNP的c-Si太阳能电池的Jsc、开路电压（Voc）、光电转换效率（PCE）及填充因子（FF）等光伏参数，并系统阐述了无机纳米结构与有机材料层界面的物理机制。此外，通过全面分析光生载流子生成速率、电场强度、功率吸收分布、PCE及FF等参数，深入解析了纳米金字塔结构与MNP结构增强光子吸收的内在物理原理。
关键词： 吸收、金属纳米粒子、短路电流密度、纳米金字塔、PEDOT:PSS、FDTD、混合太阳能电池
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于原子-连续介质模型的超短激光烧蚀液体中金属纳米颗粒合成的数值研究
摘要： 我们提出了一种基于原子连续介质模型的框架，结合分子动力学（MD）和双温模型（TTM）方法，用于表征超短激光烧蚀固体靶材在水环境中金属纳米颗粒（NPs）的生长过程。该模型能够以原子分辨率解析快速非平衡激光诱导相变过程的动力学特性，同时在连续介质层面考虑自由载流子的影响——这些载流子在激光短脉冲与金属相互作用过程中起决定性作用。我们的模拟结果阐明了可能解释实验观测数据的机制，包括存在两种尺寸分布的纳米颗粒群体（小尺寸群平均粒径5-15纳米，大尺寸群达数十纳米）。所形成的纳米颗粒在能源、催化和医疗健康等领域具有重要应用价值。
关键词： 金属纳米粒子、飞秒激光烧蚀、双纳米粒子分布、液体中脉冲激光烧蚀
更新于2025-09-16 10:30:52
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光激活纳米金掺杂聚合物的等离激元响应
摘要： 在聚合物基质中引入金属纳米粒子（NPs）可用于增强和控制药物的溶解与释放，实现靶向给药、抗菌、局部热源供应及独特的光电应用。特别是金纳米粒子具有等离子体共振响应，已被用于光热能量转换。由于等离子体纳米粒子通常表现出与可见光谱相近的等离子体共振频率，它们成为这些波长下直接光热转换并提高太阳能热效率的理想候选材料。我们的研究将直径约3纳米的金胶体（Auc）纳米粒子掺入静电纺丝聚乙二醇（PEG）纤维中，利用纳米粒子的等离子体响应实现局部加热熔融聚合物以释放治疗药物。紫外-可见（UV-Vis）光谱显示，Auc及PEG复合体系（PEG+Auc）均在522纳米（约绿光波段）呈现最小反射率，而PEG+Auc静电纺丝纤维的最小反射率蓝移至504纳米。通过UV-Vis光谱计算PEG+Auc相较于纯PEG的理论效率提升，在宽谱白光照射下约增加10%，绿光照射时提升约14%。将Auc增强聚合物直接静电纺丝到电阻温度检测器上，并用绿激光照射记录温升，结果显示最大升温达8.9°C。为深入理解金纳米材料对材料复杂光学特性的影响，采用光谱椭偏仪进行分析。通过光谱椭偏仪测量及CompleteEASE?软件建模，确定了材料复数光学常数：折射率n（反映光波长与速度比的光学密度特性）和消光系数k（表征材料吸收特性）。
关键词： 光谱椭偏仪、光热能量转换、聚乙二醇、金属纳米粒子、等离子体响应、紫外-可见光谱、金纳米粒子、静电纺丝纤维
更新于2025-09-16 10:30:52
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激光脉冲下石墨壳层中金属纳米颗粒的非晶化
摘要： 研究表明，包裹金属纳米颗粒的石墨壳层能促进金属非晶化并稳定非晶相，防止其再结晶。通过原位电子显微镜实验（观察过程中样品暴露于激光脉冲），证实了石墨壳层中铁和钴纳米晶体的非晶化过程。红外纳秒脉冲使金属快速熔融，并从壳层中溶解碳原子。脉冲作用后液态溶液的快速冷却导致非晶态金属-碳相凝固。该非晶相具有亚稳态特性，可通过重复激光脉冲或缓慢热退火再结晶。再结晶需要异质形核，但在金属-石墨界面处难以发生，因而能稳定非晶相防止其再结晶。实验分析揭示了非晶态金属-碳相的形成机制——即碳在过渡金属中的亚稳态溶液，并表明石墨壳层封装可作为稳定原本不利形成的非晶金属或金属-碳相的有效途径。
关键词： 非晶化、电子显微镜、金属纳米粒子、石墨壳层、激光脉冲
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于金属纳米颗粒-石墨烯纳米盘-量子点混合体系的超表面等离子体激元激光器
摘要： 活性纳米等离子体技术近期催生了许多前景广阔的应用。其中之一是spaser（通过受激辐射放大表面等离激元），它能够产生高度局域于纳米尺度的选定表面等离激元模式的相干强场。我们提出一种新型纳米spaser：其谐振器由金属纳米颗粒-石墨烯纳米盘杂化等离子体系统构成，增益介质则采用量子点级联堆叠结构。通过有效介质理论推导脉冲激发诱导的等离子体场，基于密度矩阵方法并求解Lindblad量子主方程，我们分析了与相干放大等离子体场相关的spaser超快动力学特性。等离子体场强度显著受金属接触层宽度及用于激发表面等离激元的激光脉宽影响。该纳米spaser具有极低激射阈值，工作于中红外波段——这一频段因其在生物医学、化学和通信领域的广泛应用而备受关注。
关键词： Spaser（等离激元激光器）、石墨烯纳米盘、等离子体放大器、量子点级联发射器、金属纳米粒子
更新于2025-09-16 10:30:52
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混合半导体量子点与金属纳米粒子系统中法诺共振诱导的快光到慢光转换
摘要： 我们通过腔量子电动力学方法，从理论上论证了混合半导体量子点（SQDs）-金属纳米粒子（MNPs）体系中的法诺共振现象以及光速从快态到慢态的转换?；诟没旌舷低?，在适宜参数范围内研究了弱探测场的吸收光谱所呈现的一系列非对称法诺线型及其相关的光学传播特性（如快慢光效应）。进一步发现，探测吸收光谱中的透明窗口（即吸收谷趋近于零）伴随着法诺共振谱线轮廓的急剧色散变化，这预示着慢光或快光效应的产生；通过调控不同参数区间，甚至可实现快慢光传播的可逆调控（或反之）。该研究有望为基于SQD-MNP混合体系的量子信息处理提供重要应用前景。
关键词： 半导体量子点、腔量子电动力学（C-QED）、金属纳米粒子、快光到慢光转换、法诺共振
更新于2025-09-16 10:30:52