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首页>> news>> 2025年3月组内文献阅读汇报



文献标题:Dual-Quasi Bound States in the Continuum Enabled Plasmonic Metasurfaces


金属纳米结构中的局域表面等离子体共振( Localized Surface Plasmon Resonances,LSPRs )因其在高灵敏度光学传感器等方面的潜在应用而受到极大关注。然而,由于固有的欧姆损耗和远场辐射损耗,LSPR传感器的性能受到其低品质( Q )因素的严重影响。理论设计并实验验证了一种基于连续谱束缚态( BICs )可实现高Q值和高品质因数( FOM )谐振的全金属超表面。该器件在正入射时可以同时表现出对称保护和Friedrich -温特根准BICs特性,导致其Q因子高于仅由单个准BIC激发的Q因子。 目前,除了少数报道的高Q谐振超过200个之外,大多数基于SLR的器件的Q因子通常被限制在几十个范围内[ 13-19 ]。然而,值得注意的是,这些基于SLR的设备仍然受到一些限制。 品质因数( FOM )是等离激元传感器的另一个关键因素,通常被定义为体积灵敏度( S )除以共振线宽( FWHM )的半高全宽。[ 7、40、41]利用窄线宽(或高Q因子)谐振模式实现高FOM,例如准BIC,窄线宽也会牺牲谐振强度,[ 8 , 42]导致低信噪比。因此,另一种品质因子( FOMI )被定义为Q因子和共振强度的乘积,被认为是共振线宽和强度之间的一种折衷。 值得注意的是,当r大于13 nm时,在≈660 nm波长处的窄反射谷逐渐变得清晰,这意味着由于对称性破缺,从SP - BIC转变为准BIC (标记为' Dark 1 ')。对于r < 13 nm的情况(几乎可以忽略的对称性破缺),Q因子(定义为Qtot - 1 = Qrad-1 + Qdis-1 ,其中Qrad和Qdis分别为辐射和耗散Q因子)达到最大值220。 除了参数r之外,所提出的结构还具有另一个自由度θ来控制模式频率和Q因子。图3b描述了计算得到的反射率与开口角度θ和波长λ的关系。在660 ~ 700 nm波长范围内,谐振模式(分别记为Dark 3、FW - BIC 1、Dark 4、FW - BIC 2和Dark 5)的反射线宽连续可调。  



文献来源:https://doi.org/10.1002/adom.202200965 作者:Yi Zhou, Zhihe Guo, Xuyang Zhao, Feilong Wang, Zhiyuan Yu, Yizhen Chen, Zhiran Liu, Shuyu Zhang, Shulin Sun, Xiang Wu



报告人:王艺


文献标题: Plasmonic and photonic refractive index biosensor based on bound states in the continuum 连续介质和分子发射耦合中等离激元束缚态的傅里叶平面研究


在生物医学领域,尤其是癌症的早期诊断中,高灵敏度和高精度的生物传感器发挥着至关重要的作用。传统的等离激元和光子生物传感器虽然在检测生物分子方面表现出色,但由于辐射损耗和内部耗散损耗,其性能往往受到限制。近年来,连续体中的束缚态(Bound States in the Continuum, BICs)因其独特的非辐射特性,理论上具有无限的辐射品质因数和零线宽,这为设计新型高灵敏度生物传感器提供了新的思路。研究内容包括设计了一种基于BICs的生物传感器,用于检测癌细胞。通过严格的耦合波分析方法(RCWA),研究者们优化了生物传感器的灵敏度、半高全宽(FWHM)、检测精度(DA)和优值(FoM)。研究者们分析了三种类型的BICs:等离激元模式BICs、光子模式BICs和FW-BICs,并探讨了它们在检测不同癌细胞类型时的性能。通过调整光栅的周期和厚度,研究者们发现当光栅周期为980纳米、厚度为30纳米时,基于FW-BICs(光子模式)的生物传感器表现出最佳性能,具有最高的灵敏度、最低的FWHM和最高的FoM。创新点是首次将FW-BICs应用于生物传感器领域,通过等离激元和光子模式的强耦合,实现了在非Γ点的高灵敏度检测。文章结论为本文提出了一种基于连续体中的束缚态(BICs)的新型生物传感器,用于检测癌细胞。通过优化结构参数,该生物传感器在灵敏度、检测精度和优值(FoM)方面表现出色,尤其是在基于Friedrich-Wintgen BICs(光子模式)时。这种基于BICs的生物传感器设计为高灵敏度生物传感提供了一种新的方法,有望在医疗保健领域得到广泛应用,尤其是在癌症早期诊断和治疗监测方面。启发在于虽然FW-BICs比Γ点BICs灵敏度高的机制没有分析透彻,但从结果上看是可喜的,有优势的。

文献来源: Phys. Scr. 99 (2024) 105520. https://doi.org/10.1088/1402-4896/ad7412 作者:Abdelhak Dhibi1 , Abdullah Al Abiad2 , Amel Abassi3, Raja Rabhi4, Lassaad Barhoumi5 ,Nordin Felidj6 and Nadia Djaker. 发表日期:2024



报告人:付子怡

文献标题: 《揭示了共振纳米结构中的最大手性》


手性纳米结构的优化设计严重依赖于广泛且耗时的数值模拟,缺乏深入的指导方针。最近,连续体中的手性束缚态(BICs)被提出,可以在亚波长厚度上实现最大手性,但现有的所有手性BIC结构都采用了复杂的三维几何形状,同时打破平面内和平面外的镜面对称性,这给传统的纳米制造技术带来了巨大挑战。尽管已有报道称,保持平面外镜面对称性的二维平面BIC结构表现出强烈的CD,但CD共振归因于外在手性或各向异性诱导的极化转换,而不是纳米结构的内在手性。本文提出了一种创新的微观理论,旨在揭示共振纳米结构中产生强手性响应的物理机制。研究团队专注于反应性手性密度(RHD)的概念,这是一种在光学共振条件下对产生手性辐射具有决定性影响的新参数。通过对光子晶体板和超表面等平面结构的深入分析,本文展示了如何通过调整结构参数和材料属性来优化RHD分布,实现在亚波长尺度上的最大化手性。内容1:实现最大手性的双层光子晶体板和最大手性而设计的双层超表面。通过调整结构参数和材料属性来优化RHD分布,实现在亚波长尺度上的最大化手性。内容2:针对不同的电容率差Δε计算的Π(RHD)和Π(OCD)。 不同Δε下的辐射手性S3,由模拟和我们理论中的方程得出结果一致。当Δε = 0和Δε = 2.28时,沿z方向绘制的出射手性通量Fz和表面手性电荷ρc的分布,体现出手性特点的体现。对于不同的d1和Δε组合,特征极化图的演变。说明BIC的存在。



文献来源:Nano Letters .https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c02402 作者:Weiiin Chen,y Zhenyu Wang,YMaxim V. Gorkunov, jiazheng Qin, Ruize Wang, Chaowei Wang,Dong Wu, Jiaru Chu, Xuehua Wang, Yuri Kivshar, and Yang Chen 发表日期: 2024



报告人:胡楠楠

文献标题: Nonlinear Metasurface for Simultaneous Control of Spin and Orbital Angular Momentum in Second Harmonic Generation


光的自旋角动量(SAM)和轨道角动量(OAM)为实现高容量和稳健的光通信提供了新的途径。线性光学对光的角动量产生进行了深入研究,而将其进一步集成到非线性光学设备中,将为通过新频率的额外信息通道提高光通信容量开辟新的途径。然而,利用传统非线性材料在谐波产生过程中操纵非线性信号的 SAM 和 OAM 一直是一项挑战。在这里,我们报告了利用超薄光子元表面在谐波发生中产生自旋控制的 OAM 光。通过使用具有 3 倍旋转对称性的金元原子产生的二次谐波(SHG),实验验证了自旋操纵谐波的 OAM 模式。通过在元表面器件中引入非线性相位奇异性,我们成功地通过片上元表面干涉仪产生并测量了 SHG 的自旋控制 OAM 模式的拓扑电荷。这项工作中提出的非线性光子元表面不仅为操纵非线性光信号的 OAM 开辟了新途径,而且也有利于理解纳米级器件中光的非线性自旋轨道相互作用。内容一:元表面由具有 3 倍对称性的 C3 质子元原子组成。对于通常入射到具有 C3 对称性的非线性光子元表面的具有两种自旋态(LCP 和 RCP)的 FW,可以产生与 FW 手性相反的 SHG 波。通过将相位奇异性编码到元表面中,可以产生具有自旋控制拓扑电荷的 SHG 涡旋束。内容二:q=1/3、2/3 和 1 时元表面的 SHG 测量强度分布。在左圆极化 FW 的泵浦作用下,在远场测量到具有 RCP 和 LCP 分量的 SHG 辐射(第一行和第二行)。在 LCP(FW)-RCP(SHG)测量中,可以观察到半径不断增大的 SHG 涡流束。相比之下,LCP(FW)-LCP(SHG) 测量没有发现明显的 SHG 信号。第三行和第四行显示的是水平极化(H)的 FW 结果,使用 CCD 相机记录了水平(H)和垂直(V)极化的 SHG 信号。从 SHG 干涉图案的花瓣数可以确定 SHG 涡旋拓扑电荷的绝对值。创新点与文章结论我们展示了一种用于产生携带 OAM 的 SHG 信号的非线性元表面。我们的工作不仅为通过使用几何贝里相位控制非线性元表面来提高谐波产生中的SAM-OAM模式的自由度开辟了新途径,而且还展示了一种通过片上元表面干涉测量非线性光学信号的SAM-OAM模式的新方法。我们首次能够在非线性光学过程中同时控制光的自旋和轨道角动量。启发学习 此篇文章引入了非线性PB相位这一概念,需要我深刻了解,并SAM,OAM等知识点需要更深刻的认知,为自己的非线性工作的下一步研究做铺垫。



文献来源: DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b04451 Nano Lett. 2017, 17, 7974−7979 作者:Guixin Li, Lin Wu, King F. Li, Shumei Chen, Christian Schlickriede, 发表日期: 2017



报告人:刘高敬

文献标题: Nanoplasmonic-Enhanced Spintronic Terahertz Emission


自旋电子太赫兹发射器被认为是最有前途的候选太赫兹源之一,然而如何有效地降低全光磁性操纵的能量消耗,提高光学自旋注入效率,是超快磁性和进一步提高自旋电子太赫兹发射效率的研究重点之一。文章提出了一种新型的基于纳米等离子体增强的自旋太赫兹(spintronic terahertz, THz)发射技术,展示了金纳米棒(gold nanorods, GNRs)等离子共振如何显著提高W/CoFeB/Pt异质结的太赫兹发射效率,增强比例达到140%。创新点一展示了金纳米等离子体共振可以显著增强自旋太赫兹发射,这为提高太赫兹发射效率提供了一种新方法。创新点二通过改变泵浦激光的入射方向、偏振化和GNRs尺寸参数,实现了对太赫兹发射的系统调控。文章总结文章通过提出一种新型的纳米等离子体增强自旋太赫兹发射技术,不仅在科学上具有创新性,而且在技术应用前景上也提供了新的启发。启发在于利用等离激元共振可以增强自旋电子太赫兹发射。



文献来源:Advanced Materials Interfaces,2022,9(2):2101296.http://doi.org/10.1002/admi.202101296 作者:Shaojie Liu, Fengwei Guo, Peiyan Li, Gaoshuai Wei, Chun Wang, Xinhou Chen, Bo Wang, Weisheng Zhao, Jungang Miao, Li Wang, Yong Xu,* and Xiaojun Wu* 发表日期: 2022



报告人:高恩博


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