颗粒-薄膜型金属纳米腔与量子发射体间强耦合的理论研究
结题报告
批准号:
12004344
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
张元
依托单位:
学科分类:
微纳光学与光子学
结题年份:
2023
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张元
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中文摘要
在过去的十几年里,人们利用各种金属微纳结构和分子、量子点等量子发射体在室温下实现了光和物质间的强耦合现象。最新研究表明利用颗粒-薄膜型金属纳米腔可实现室温下单发射体的强耦合现象。此外,颗粒-薄膜型金属纳米腔中单个金属原子突出可形成“皮米腔”,其可将电磁场局域在亚纳米尺寸。鉴于颗粒-薄膜型金属纳米腔的复杂表面等离激元响应,人们迄今仍不清楚其高阶表面等离激元模式、“皮米腔”会如何影响强耦合现象。为解决这两个前沿问题,本项目拟结合色散吸收介质中电磁场的量子理论、准正则模式分析、含时密度泛函理论,明确颗粒-薄膜型金属纳米腔和量子发射体间强耦合的物理本质,揭示不同表面等离激元模式对强耦合的贡献。本项目的研究成果可为进一步的实验提供指导,并为进一步的理论研究奠定基础。
英文摘要
In the past ten years, people have used all kinds of metallic micro/nano-structures and quantum emitters (such as molecules and quantum dots) to realize light-matter strong coupling at room temperature. Recent studies show that metallic nano-cavity formed by a particle on a film can be utilized to realize single-emitter strong coupling at room temperature. In addition, single metallic atom-protrusion in the nano-cavity can form a ‘pico-cavity’, which can concentrate electromagnetic field in a sub-nanometer scale. Because of the complex plasmonic response of the particle-on-film metallic nano-cavity, it is still not clear how its higher order plasmonic modes and ‘pico-cavity’ can affect the strong coupling. To answer these frontier questions, in this project, we will combine quantum theory of electromagnetic field in dispersive and absorbing medium, quasi-normal mode analysis, and time-dependent density functional theory to identify the nature of the nano-cavity-emitter strong coupling, to reveal the contribution of different plasmonic modes. The outcome of this project can guide further experiments and establish the basis for further theoretical studies.
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DOI:10.1002/adom.202100191
发表时间:2021-06
期刊:Advanced Optical Materials
影响因子:9
作者:Jibo Tang;Huatian Hu;Xiaobo He;Yuhao Xu;Yuan Zhang;Zhiqiang Guan;Shunping Zhang;Hongxing Xu
通讯作者:Hongxing Xu
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-023-38124-1
发表时间:2023
期刊:Nature Communications
影响因子:16.6
作者:Lukas A. Jakob;William M. Deacon;Yuan Zhang;Bart de Nijs;Elena Pavlenko;Shu Hu;Cloudy Carnegie;Tomas Neuman;Ruben Esteban;Javier Aizpurua;Jeremy J. Baumberg
通讯作者:Jeremy J. Baumberg
DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevB.107.075435
发表时间:2023
期刊:Physical Review B
影响因子:--
作者:Xuan-Ming Shen;Yuan Zhang;Shunping Zhang;Yao Zhang;Qiu-Shi Meng;Guangchao Zheng;Siyuan Lv;Luxia Wang;Roberto A. Boto;Chongxin Shan;Javier Aizpurua
通讯作者:Javier Aizpurua
DOI:10.1039/d0nr06649d
发表时间:2021-01
期刊:Nanoscale
影响因子:6.7
作者:Yichao Zhang;R. Esteban;R. Á. Boto;Mattin Urbieta;Xabier Arrieta;Chongxin Shan;Shuzhou Li;J. Baumberg;J. Aizpurua
通讯作者:Yichao Zhang;R. Esteban;R. Á. Boto;Mattin Urbieta;Xabier Arrieta;Chongxin Shan;Shuzhou Li;J. Baumberg;J. Aizpurua
DOI:10.7498/aps.71.20220194
发表时间:2022
期刊:物理学报
影响因子:--
作者:赵世杭;张元;吕思远;程少博;郑长林;王鹿霞
通讯作者:王鹿霞
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