Na原子链表面等离激元特性的含时密度泛函研究

本文用含时密度泛函理论研究了线性Na原子链的表面等离激元机理.主要在原子尺度下模拟计算了体系随着原子数增加及原子间距变化的集体激发过程.研究发现线性原子链有一个普遍的特性——存在一个纵模和两个横模.两个横模一般在实验上很难被观测到.纵模随着原子链长度增加,能量红移的同时,该纵模主峰的强度呈线性增长.随着原子个数的增加,端点模式(TE)开始蓝移,能量和偶极强度都逐渐趋向饱和.横模能量被劈裂的原因概括如下:(一)每个位置的电子受到的势不同,在两端的电子受到的势要比在中间的电子受到的势要高,因此两端的电荷积累也比中间多;(二)端点存在悬挂键,所以中间的电子-电子间相互作用与端点的不一样,这两方面又都与原子间距d有关.     

二维二元碳化硅纳米结构的等离激元激发

基于含时密度泛函理论,研究两种构型的二维二元碳化硅（SiC）纳米结构的等离激元激发.SiC纳米结构有两个等离激元共振带.由于键长的改变,相对于硅烯纳米结构和石墨烯纳米结构,SiC纳米结构的两个等离激元共振带分别发生蓝移和红移.一种SiC纳米结构的等离激元共振激发依赖于边界的构型和纳米结构形貌;另一种SiC纳米结构的等离激元共振激发对于边界构型和纳米结构形貌的依赖性降低.沿不同方向激发时,等离激元共振特性基本相同.     

介观尺寸原子链中的等离激元：紧束缚模型

本文运用紧束缚模型对介观尺寸原子链的等离激发进行了系统的研究, 通过量子响 应理论和相无规近似得到了等离激元的本征频率方程, 通过该方程计算了系统中等离子体的激发能量, 并分别对体系的本征振荡以及外电场作用在原子链上发生共振的情况进行了研究. 结果表明, 体系在外场作用下发生共振时, 偶极矩的峰值与等离子体的激发态相对应, 说明外场此时激发了等离激元; 体系处在共振情况下, 电荷振荡的幅度远远大于非共振的情况, 相对来说体系的电荷虚部的共振更为明显. 对于体系的本征等离振荡频率, 同等长度时等离子体的激发能量总是大于同级的单电子激发能量; 等离激元的能谱与原子链的长度和电子密度以及系统的库仑关联强度都有很大关系; 在原子链长度保持不变的情况下, 等离子体的激发能量随电子数目的变化以半满为中心呈对称关系. 关键词： 纳米结构 一维原子链 等离激元     

三角形钠原子团簇中的表面等离激元

运用含时密度泛函理论研究等边三角形钠原子团簇中的表面等离激元激发.发现:在团簇尺寸较大时,沿三角形底边和底边中垂线方向激发的共振模式不同,然而沿两方向的吸收光谱线形一样,主要吸收峰的共振能量也相同.低能聚集共振在空间引起电场增强的极大值主要分布在三角形的端点附近.     

一组线性稠环芳香烃的等离激元激发

采用含时密度泛函理论,研究了一组线性稠环芳香烃量子点的等离激元激发.沿着线性稠环芳香烃所在的平面方向,体系中有两个主要的等离激元共振带:一个位于3.9 e V附近;另一个位于16 e V附近.随着线性稠环芳香烃长度的增加,在低能共振区,沿不同方向激发时,体系的吸收峰分别发生了蓝移和红移.此外,与并五苯相比,在低能共振区,一氯并五苯的吸收光谱的吸收峰发生了红移和展宽,其中氯原子位于并五苯的两端时对一氯并五苯等离激元激发影响较大.在低能共振区,线性稠环芳香烃的等离激元共振模式与石墨烯量子点相似.     

C_(60)富勒烯二聚物的等离激元激发

基于含时密度泛函理论,研究了C60富勒烯二聚物的等离激元激发.当两个C60分子靠近,分子之间的间隙较大,通过电容性相互作用时,二聚物的低能等离激元共振模式随着间隙的减小发生红移.进一步减小间隙时,由于电子的隧穿,C60富勒烯二聚物的等离激元共振模式发生了改变,长程电荷转移激发模式形成.与金属纳米结构二聚物不同,当再继续减小间隙时,长程电荷转移激发模式没有发生蓝移,而是继续红移.在可见光范围内,C60富勒烯二聚物有很强的吸收光谱.     

氮掺杂石墨烯纳米结构的等离激元激发（英文）

基于含时密度泛函理论,研究了氮掺杂石墨烯纳米结构的等离激元特性。吡啶型氮掺杂不影响石墨烯纳米结构的等离激元激发特性,而取代型氮掺杂主要基于石墨烯纳米结构对称性的改变和体系中电子密度的增加来影响石墨烯纳米结构的等离激元共振。相对于纯六角石墨烯纳米结构,在低能共振区,取代型氮掺杂六角石墨烯纳米结构的等离激元共振能量发生了红移。相对于纯矩形石墨烯纳米结构,在低能共振区,取代型氮掺杂矩形石墨烯纳米结构沿扶手椅型边界方向激发时,其等离激元共振能量发生了蓝移;沿Z字型边界激发时,其主要的等离激元共振模式受掺杂氮的影响较小。     

钠原子连接的C_(60)富勒烯二聚物的等离激元激发

基于含时密度泛函理论,研究了钠原子连接的C60富勒烯二聚物的等离激元激发。由于碱金属钠原子和C60分子之间的耦合,在红外光谱区,钠原子连接的C60富勒烯二聚物出现了等离激元共振激发。随着C60分子之间间隙的逐渐减小,红外光谱区的等离激元先发生红移,之后发生了蓝移。在间隙较大,C60分子间电容性相互作用时,中红外光谱区的等离激元是一种多极共振模式。在间隙较小时,由于电子的隧穿,中红外光谱区的等离激元逐渐演化为近红外光谱区的另外一种等离激元共振模式,该等离激元共振模式是长程电荷转移激发模式和多极共振模式的耦合。     

基于含时密度泛函理论的表面等离激元研究进展

纳米粒子的局域表面等离激元(LSP)由于其新颖的光学特性成为目前国内外研究的热点之一. 本文利用含时密度泛函理论(TDDFT)对金属团簇及石墨烯纳米结构中的等离激元激发及调制的物理本质进行了研究. 和宏观大小的材料相比, 由于纳米结构的尺寸和量子受限效应, 纳米结构的等离激元具有一些不同的特征. 在低能共振区, 光谱线发生展宽, 并且发生劈裂. 由于纳米单体间的电磁耦合作用, 使聚合的纳米结构表现出了与单体不同的光学性质. 这些结果为等离激元的调控提供了坚实的理论指导.     

局域表面等离激元

局域表面等离激元使得贵金属纳米颗粒具有丰富的光学性质,其应用涵盖能源、生物医学、安全、信息、超材料等诸多领域。文章简要介绍局域表面等离激元的基本性质、贵金属纳米结构中的局域表面等离激元共振耦合以及具有局域表面等离激元特性的贵金属纳米结构的一些重要应用。     

Tunable localized surface plasmon resonances in one-dimensional h-BN/graphene/h-BN quantum-well structure

The graphene/hexagonal boron-nitride(h-BN) hybrid structure has emerged to extend the performance of graphenebased devices. Here, we investigate the tunable plasmon in one-dimensional h-BN/graphene/h-BN quantum-well structures.The analysis of optical response and field enhancement demonstrates that these systems exhibit a distinct quantum confinement effect for the collective oscillations. The intensity and frequency of the plasmon can be controlled by the barrier width and electrical doping. Moreover, the electron doping and the hole doping lead to very different results due to the asymmetric energy band. This graphene/h-BN hybrid structure may pave the way for future optoelectronic devices.     

A time-dependent density functional theory investigation of plasmon resonances of linear Au atomic chains

We report theoretical studies on the plasmon resonances in linear Au atomic chains by using ab initio time-dependent density functional theory. The dipole responses are investigated each as a function of chain length. They converge into a single resonance in the longitudinal mode but split into two transverse modes. As the chain length increases, the longitudinal plasmon mode is redshifted in energy while the transverse modes shift in the opposite direction (blueshifts). In addition, the energy gap between the two transverse modes reduces with chain length increasing. We find that there are unique characteristics, different from those of other metallic chains. These characteristics are crucial to atomic-scale engineering of single-molecule sensing, optical spectroscopy, and so on.     

Secondary plasmon resonance in graphene nanostructures

The plasmon characteristics of two graphene nanostructures are studied using time-dependent density functional theory (TDDFT). The absorption spectrum has two main bands, which result from π and σ + π plasmon resonances. At low energies, the Fourier transform of the induced charge density maps exhibits anomalous behavior, with a π phase change in the charge density maps in the plane of the graphene and those in the plane 0.3 ? from the graphene. The charge density fluctuations close to the plane of the graphene are much smaller than those above and beneath the graphene plane. However, this phenomenon disappears at higher energies. By analyzing the electronic properties, we may conclude that the restoring force for the plasmon in the plane of the graphene does not result from fixed positive ions, but rather the Coulomb interactions with the plasmonic oscillations away from the plane of the graphene, which extend in the surface-normal direction. The collective oscillation in the graphene plane results in a forced vibration. Accordingly, the low-energy plasmon in the graphene can be split into two components: a normal component, which corresponds to direct feedback of the external perturbation, and a secondary component, which corresponds to feedback of the Coulombic interaction with the normal component.     

局域表面等离激元诱导的三次谐波增强效应

本文研究了二维金三角形纳米颗粒阵列的三次谐波非线性光学效应. 金三 角纳米颗粒阵列是基于微球刻印技术制成. 采用反射式光学系统, 观察到该纳米结构在光谱分辨的飞秒激光照射下产生明显的三次谐波. 研究表明, 当激光抽运频率接近金纳米颗粒的局域表面等离激元共振位置时, 三次谐波信号得到增强; 三次谐波辐射方向满足动量匹配条件. 关键词： 微球刻印 三次谐波产生 表面等离激元     

原子质量对一维三原子链色散关系的影响

本文采用数值分析方法研究原胞中原子质量对一维三原子链色散关系的影响,建立了频谱宽度和频率禁带宽度随原子质量变化的基本规律.结果表明,在原胞内只有一个原子质量发生变化的情况下,声学波频谱宽度随任一原子质量的增加而减小,光学波的频谱宽度随小原子质量的增加而增大,随大原子质量的增加而减小;两个频率禁带均随小原子质量的增加而变...     

碳分子线C5在激光场中的含时密度泛函理论研究

运用含时密度泛函理论和分子动力学相结合的方法, 研究了C₅分子线在强激光场中的电离激发.研究发现, 当考虑激光强度对C₅分子线激发的影响时, 激光强度越强, 分子吸收的能量越多, 电离也越早, 最终电离的电子也越多, 而且沿激光极化方向的偶极矩的变化及峰值也越大. 关于激光极化方向对C₅分子线激发的影响的研究表明, 当激光极化方向沿着C₅分子线轴向时, 分子的电离大大增强, x方向的激光脉冲仅能激发起x方向的偶极振荡, 而y方向的激光脉冲仅能激发起y方向的偶极振荡, 而且x方向的激光脉冲激发的偶极振荡强. 研究还表明, 当激光极化方向沿着C₅分子线轴向时, 尽管由于电离增强而导致C₅分子线C–C键振动的同步性变差, 但在两种激光极化方向情况下, C₅分子线的振动模式与中性C₅分子线的振动模式相同. 关键词： 含时密度泛函理论 分子动力学 分子电离 碳分子线