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文献标题:Enantiomeric and protein structural sensing via high-Q all-dielectric metasurfaces

提出并实验验证了一种非手性全介电超表面平台，通过高Q值共振模式产生强超手性近场，在近红外区域实现了手性分子的灵敏检测和蛋白质二级结构的有效区分，为手性传感和生物检测提供了一条低损耗、低背景噪声、高灵敏度的新途径。手性分子的构型直接影响其生物活性和代谢途径，不同对映体可能表现出截然不同的生理效应。超表面可以通过亚波长尺度重构电磁场的振幅、相位和偏振，是产生"超手性"近场、放大手性光学响应的理想平台。该全介电超表面在空气微腔中产生了极强的超手性近场，模式2的峰值超手性因子达110，微腔平均达62，远超传统介电或等离子体系统的10–30范围。D型和L型色氨酸在吸附后展现出大小相当、符号相反的CD信号，而外消旋D/L样品信号接近零，证实信号来源于分子手性与结构近场的相互作用，而非器件本征几何响应。这验证了对映体识别和对映体过量分析的可行性。

Tianxu Jia, Xiaotong Li, Youngsun Jeon, et al. "Enantiomeric and protein structural sensing via high-Q all-dielectric metasurfaces," Advanced Photonics 8(5), 056004 (21 Aug 2026) https://doi.org/10.1117/1.AP.8.5.056004

报告人：王艺

文献标题：Tuning of Two-Dimensional Plasmon−Exciton Coupling in Full Parameter Space: A Polaritonic Non-Hermitian System

内容：该工作利用银纳米凹槽腔的局域表面等离激元共振和WS2的A激子形成强耦合，分析二能级哈密顿量能够得EP形成的条件，最终确定调节的参数分别为共振失谐量∆和耦合强度g，二者分别由凹槽腔的深度d和氧化铝中间层的厚度t控制。通过在银盘表面制备一系列不同深度的凹槽腔得到不同失谐量对应的耦合情况，通过测量位置对应的反射谱提取共振位置和线宽确定局域等离激元模式和激子模式处于强耦合状态。进一步通过制备一系列不同厚度的中间层的样品，测量并提取其反射谱得到弱耦合（PT-broken phase）到强耦合（PT-unbroken phase）的转变，其中发生转变的临界点为EP。

文献来源：Sang et al. Nano Lett. 21, 2596−2602(2021) 作者：Yungang Sang, Chun-Yuan Wang, Soniya S. Raja, Chang-Wei Cheng, Chiao-Tzu Huang, Chun-An Chen, Xin-Quan Zhang, Hyeyoung Ahn, Chih-Kang Shih, Yi-Hsien Lee, Jinwei Shi, and Shangjr Gwo

报告人：彭家华

文章标题：Inverted phosphorescent OLEDs with plasmon coupling from quantum dot interlayers for enhanced efficiency《量子点中间层等离激元耦合增强的倒置磷光有机发光二极管》

文章概述：本文针对倒置磷光OLED中金属电极表面等离激元极化激元（SPP）等光子损耗严重、能量难以取出的问题，在发光层近旁引入一层胶体量子点（核–壳–壳结构）致密自组装单层作为等离激元耦合层，把原本沿金属SPP通道耗散的能量近场回收并转为可见光取出。含量子点器件外量子效率EQE由15.67%提升至20.95%，寿命LT70由8.7 h延长至45.5 h，红光器件峰值EQE达23.6%。文章的相关原理：SPP损耗与能量困陷：OLED偶极发射中约37.8%功率耦合为金属电极SPP模式，另有波导、衬底等模式损耗，真正进入空气的仅约19.7%；倒置底发射结构中SPP为倏逝近场模式、无法直接出射，而传统散射或光栅方案易损伤有机层、降低制备良率。量子点近场耦合与能量重新导向：量子点单层位于发光层倏逝近场范围内，发光层激子在辐射复合之前即通过近场偶极–等离激元相互作用把能量转移给量子点，而非先发射光子再经弹性散射或重吸收–再发射；量子点自组装形成约10 nm的颗粒间隙，使量子点周围及相邻量子点之间的光学局域态密度（LDOS）显著增强。珀塞尔效应与速率竞争：光学环境通过改变LDOS来调制自发辐射速率；量子点使发光层平均激子寿命由1.22 μs缩短至0.58 μs，珀塞尔因子约1.7，发光层到量子点的能量转移速率4.8×10⁵ s⁻¹大于发光层到金属SPP的速率2.6×10⁵ s⁻¹，量子点通道在竞争中截获约30.7%原本进入SPP的能量，量子点再以纳秒级自身辐射4.2×10⁷ s⁻¹把能量发射到空气模式，出耦合效率提高约1.4倍；该过程处于弱耦合区，只改变衰变速率而无拉比劈裂与杂化本征态。三维FDTD模拟进一步证实量子点层重塑LDOS、重新分配困陷能量并增强空气模式出耦合。主要结论：量子点耦合层同时带来发射体的珀塞尔增强发射与量子点耦合能量回收，二者共同解释所观测到的EQE增强；EQE可分解为发光层直接出光约11.6%与量子点耦合通道约9.35%。Au金属中间层对照使EQE反降至11.82%、LT70仅9.3 h，光谱失谐的量子点亦无增强，证明增强源于共振量子点的近场耦合而非金属效应，且量子点把金属SPP转变为额外辐射通道。文章创新点：首次将无重金属InP基胶体量子点致密单层作为等离激元耦合层引入倒置磷光OLED，把占比最大的SPP损耗通道能量近场回收；相较Au、Ag等金属纳米颗粒共振固定、欧姆损耗大、易淬灭激子，量子点光谱可调、光致发光量子产率高、损耗低。机理创新：借助时间分辨光谱与FDTD定量阐明“近场能量重新导向”机制，区分量子点引起的辐射性LDOS增强与金属引起的非辐射SPP损耗，并以Au对照与失谐对照给出直接证据。性能创新：实现效率与寿命同步大幅提升，并可推广至红光量子点体系，证明该策略高效、通用且可规模化。

文献来源：Nature Photonics, 2026. 文章作者：Truong, T.T., Dang, H.T., S, N.V. et al.

报告人: 丁玺铮

文献标题: Observation of topologically enabled unidirectional guided resonances

研究背景：单向辐射除了看向上和向下哪个方向的光更强，其实还有一个很重要的量，就是两个方向辐射之间的相位差。以前关于BIC和UGR的工作更多是在研究辐射强度，比如BIC是在某一点上下两个方向都不辐射，UGR则是其中一个方向不辐射、另一个方向仍然有光。但是如果只看强度，就很难描述两个方向辐射之间的相位关系，也不方便去研究相干吸收这类需要考虑相位的现象。本文就是在这个基础上提出RA伪偏振，把向上和向下辐射的强度差和相位差放到同一种表示方法里，再利用拓扑涡旋来理解BIC、UGR以及一般情况下的非对称辐射。创新点： 1：如图所示，作者先把结构向上和向下的辐射分别看成两个复数辐射场，也就是说每个方向既有振幅也有相位。然后把两个方向同相的部分和反相的部分重新组合，构造出一个类似真实偏振椭圆的RA伪偏振。这里的伪偏振并不是真正电场的偏振，而是专门用来表示上下两个辐射通道之间的关系。简单来说，如果向上和向下辐射强度一样、相位也一样，伪偏振会落在一种状态；如果两边强度不同或者相位不同，椭圆的方向和形状也会随之变化。作者进一步把这些伪偏振状态放到庞加莱球上。球面上的位置可以同时反映辐射方向性和相位差，所以原来需要分别讨论的两个量现在可以放在一张图里看。图中两个完全单向辐射的位置就是UGR，而BIC因为上下两个方向的辐射同时等于0，此时相位没有办法定义，所以对应伪偏振的奇点。这样就把BIC和UGR放到了同一套描述里面。 2：接下来作者把这个方法用在双层硅光栅上。如图左上所示，上下两层都是一维硅光栅，两层之间可以沿x方向相对移动一个距离Δg。这个错位会改变上下两层辐射到远场时的相对相位，因此向上和向下的光不再完全一样。作者没有只在普通的kx动量空间里看，而是把kx和结构错位量Δg放在一起组成一个二维参数空间。这样做的好处是，可以直接看到当入射角和结构参数同时变化时，辐射状态是怎么连续变化的。图c中每一个小椭圆就是一个RA伪偏振，可以看到在kx等于0、Δg约等于0.113a的位置，周围的伪偏振方向绕着中心转了一圈，形成一个涡旋。中心位置的伪偏振方向没有定义，并且计算的Q值在这里发散，所以这个点就是BIC。沿着中心绕一圈后，伪偏振角总共变化2π，因此这个BIC对应拓扑荷+1。图e中红线和蓝线分别代表两种完全单向辐射需要满足的伪偏振方向，灰线表示线偏振状态。它们的交点就是UGR。能看到在Δg约等于0.062a时有两个交点，一个只向上辐射，另一个只向下辐射。也就是说，从BIC附近沿参数空间移动，可以连续地把辐射方向从向下调到向上。 3：前面的结构还保留P对称，所以大部分伪偏振接近线偏振，上下辐射的相位差主要只能在0和π附近变化。为了进一步调节相位，作者把上下两层光栅宽度做成不同，也就是让wg不等于we，从而把P对称破坏掉。能看到图a中原来一个拓扑荷为+1的BIC涡旋分裂成两个C点。两个C点分别对应左旋和右旋的伪偏振，每个携带+1/2的拓扑荷，加起来仍然是+1，所以整个过程满足拓扑荷守恒。这里C点最重要的作用是把相位自由度打开。因为两个C点分别对应不同的上下辐射相位差，所以沿着连接两个C点的路径移动时，相位差会连续变化。图c中A到D四个点的上下辐射强度基本相同，但是相位差从π/2逐渐变到3π/2，说明可以主要改变相位而不改变方向性。图d中的E到H则相反，相位差基本保持不变，而上下辐射强弱从偏向一个方向逐渐变到偏向另一个方向。也就是说，破坏P对称后，相位差和方向性不再被固定在一起，可以分别进行调节。 4：文章最后把这种可调的上下辐射相位用到了相干完美吸收CPA中。如图所示，从结构上下两边同时入射两束相干光，这两束光之间可以设置一个相位差。对于一个共振模式来说，它本身向上和向下辐射时就有固定的相位关系。根据时间反演，如果从外面反过来用两束光去激发这个模式，那么两束入射光之间的相位差与模式本身的辐射相位匹配时，能量会最有效地耦合进共振。再让材料吸收损耗和辐射损耗相匹配，结构两侧的出射光就会相互抵消，入射能量最后都被结构吸收，这就是CPA。图b给出了两种不同辐射相位的结构，可以看到吸收峰对应的入射相位也跟着移动。图c、d中的场分布也能看到，在满足CPA条件时结构内部场很强，而外面几乎没有散射；相位不匹配时，两边都会重新出现出射光。因此前面C点带来的相位调节并不只是一个拓扑现象，还可以直接用来控制CPA在什么入射相位下发生。文章结论：文章主要提出RA伪偏振来同时描述上下辐射的强度差和相位差。通过这种表示方法，BIC可以看成参数空间里的伪偏振涡旋，而UGR则对应完全向上或者完全向下辐射的特殊状态。对于保留P对称的双层光栅，BIC涡旋具有整数拓扑荷，并且可以从它附近找到两个相反方向的UGR。进一步破坏P对称后，原来的整数涡旋分裂成两个半整数C点，在拓扑荷保持不变的同时，也让上下辐射的相位差能够连续调节。补充材料还计算了Q值、不同能带和不同光栅厚度等情况，说明这个伪偏振涡旋并不是只在某一组参数下才存在。最后作者利用可调的辐射相位实现了不同入射相位下的CPA。总体来说，这篇文章不是只研究一个BIC或者一个UGR，而是想用同一种拓扑图像来描述更一般的上下非对称辐射。

文献来源: PHYSICAL REVIEW LETTERS DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.113801 作者：Ze-Peng Zhuang, Hao-Long Zeng, Xiao-Dong Chen, Xin-Tao He, and Jian-Wen Dong

报告人: 汪志远

文献标题: Robust consistent single quantum dot strong coupling in plasmonic nanocavities

研究背景单光子源是光量子技术的核心，固态量子点虽量子产率高、易集成，但谱纯度和发射速率受限。将单发射器耦合到光学腔可获得Purcell增强、非线性与强耦合，然而传统介电腔模式体积大，单发射器强耦合通常需低温。等离激元纳腔可将模式压缩至纳米尺度，室温实现强耦合，但单量子点精确定位与取向困难，产率和一致性低；且散射双峰可能源于多模、Fano干涉等，PL证据少且易混淆。因此，如何实现可靠、一致、可集成的单量子点室温强耦合仍是瓶颈。研究内容本文利用液界面自组装将约12 nm CdSe/CdS量子点单层集成到金纳米颗粒-镜面腔，通过匹配量子点尺寸与金颗粒晶面，使每个NPoM中仅一个量子点有效耦合。统计上千个结构，优化后单量子点强耦合产率约70%，散射分裂产率达74%，室温平均Rabi分裂为200meV。散射与PL均观察到反交叉，但PL分裂约为散射的一半；半经典模拟表明散射中激子-等离激元相消Fano干涉，PL中相长干涉，导致二者分裂不等。进一步将NPoM做成电泵浦器件，EL中同样出现上下极化支，展示强耦合量子LED，但Au面原子迁移导致稳定性不足。创新点一首次通过液界面自组装和尺寸匹配，在NPoM中实现高良率、确定性单量子点室温强耦合，产率高达74%，平均Rabi分裂200 meV，远超此前单量子点等离激元强耦合的统计水平。创新点二系统关联同一结构的散射与PL反交叉，揭示二者分裂不等源于激子-等离激元干涉差异：散射为相消Fano，PL为相长；指出仅凭散射或PL双峰判断强耦合并不可靠，为强耦合判定提供统计与理论依据。创新点三实现电泵浦单量子点-NPoM强耦合发光，在EL中同时观测上、下极化支发射，为CMOS兼容、可集成的室温量子光源和量子LED提供可行路径。总结本研究以自组装单层量子点与NPoM纳腔为核心，建立了简单、高良率、室温单量子点强耦合平台；通过大规模统计和半经典模拟厘清散射与PL分裂差异，并演示电泵浦强耦合发光。该工作为超紧凑、非线性、高纯度高亮度单光子源及片上量子器件奠定基础。启发方面对量子点与等离激元微腔耦合实现光与物质强相互作用有指导意义，PL发光谱作为判定拉比劈裂值的方法比散射谱更为准确

作者： Shu Hu 1,2,5 ,JunyangHuang Yuling Xiong1,LuisM.Liz-Marzán 1,5,RakeshArul 1,AnaSánchez-Iglesias 3,4 &Jeremy J. Baumberg 1 发表日期: July 2024

报告人：喻志翔