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宽频十字缝隙分形纳米天线及其异常透射特性 被引量:2
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作者 刘觉夫 陈娇 +2 位作者 李康康 刘媛媛 朱路 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期59-68,共10页
针对传统纳米天线结构存在频段窄、透射率低的问题,设计了十字缝隙分形纳米天线结构。采用时域有限差分法计算了十字缝隙分形纳米天线结构的异常透射特性,分析了均匀十字缝隙结构与其之间的透射特性差异,并讨论了物理参数对十字缝隙分... 针对传统纳米天线结构存在频段窄、透射率低的问题,设计了十字缝隙分形纳米天线结构。采用时域有限差分法计算了十字缝隙分形纳米天线结构的异常透射特性,分析了均匀十字缝隙结构与其之间的透射特性差异,并讨论了物理参数对十字缝隙分形纳米天线异常透射特性的影响及分形尺寸与非分形尺寸下的纳米天线透射谱变化关系。结果表明,较于均匀十字缝隙结构,十字缝隙分形结构实现了光的异常透射及全2π透射光束相位调控,尺寸更小型化,半波宽(FWHM)更宽,透射率更高,最高可达99.51%;通过调整物理参数,透射谱呈现出红移或蓝移的特性,实现了透射谱的可控性;同时,当h=50 nm时,FWHM约为356 nm,透射率仍高达95.66%,普遍高于传统结构;并且在大入射角度(70°)下,峰值透射率仍旧大于74%。总之,较于其他纳米天线结构,十字缝隙分形纳米天线具有宽频、可控可调、结构更微型化等特点,且实现了光的异常透射。 展开更多
关键词 纳米天线设计 十字缝隙分形纳米天线 表面等离激元共振 时域有限差分法 光学异常透射
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多谐振U形缝隙纳米天线设计及吸收特性 被引量:7
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作者 刘媛媛 熊广 +1 位作者 王杨 朱路 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期2155-2164,共10页
太阳能收集是解决无线传感器网络能量受限的有效手段。针对传统采用光伏电池收集太阳能的方法易受环境与光照时间限制、吸收波段窄等问题,提出了一种耦合对称U形缝隙的多谐振纳米天线阵列用于太阳能收集。该天线的单元结构是在银介质基... 太阳能收集是解决无线传感器网络能量受限的有效手段。针对传统采用光伏电池收集太阳能的方法易受环境与光照时间限制、吸收波段窄等问题,提出了一种耦合对称U形缝隙的多谐振纳米天线阵列用于太阳能收集。该天线的单元结构是在银介质基板上刻蚀4个对称的U形缝隙,U形缝隙附近产生的表面等离激元相互耦合,使其在宽波段内产生多个谐振点,从而提高宽波段的平均吸收率。利用时域有限差分方法分析了多谐振U形缝隙纳米天线阵列的吸收特性。仿真结果表明,天线阵列在400~870nm,960~1 100nm两个波段内吸收率较高,并出现多个吸收峰,吸收峰值最大可以达到99%。 展开更多
关键词 能量收集 U型缝隙纳米天线 表面等离激元 时域有限差分 吸收特性
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基于纳米天线的多通道高强度定向表面等离子体波激发 被引量:2
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作者 熊志成 朱丽霖 +2 位作者 刘诚 高淑梅 朱健强 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第24期304-310,共7页
设计了一种带有纳米天线的金属微腔结构,以实现高强度表面等离子的定向激发.在利用双狭缝结构实现表面等离子体波定向激发的基础上,分别结合共振增强和干涉相长原理,在传统结构的入射端面上添加纳米天线结构,并增加狭缝通道数,实现了定... 设计了一种带有纳米天线的金属微腔结构,以实现高强度表面等离子的定向激发.在利用双狭缝结构实现表面等离子体波定向激发的基础上,分别结合共振增强和干涉相长原理,在传统结构的入射端面上添加纳米天线结构,并增加狭缝通道数,实现了定向激发的表面等离子体波的能量增强.基于纳米天线的多通道高强度定向表面等离子体波激发装置结构简单,系统紧凑,并能够有效提高定向传播的表面等离子体波的能量密度和传播距离,其对微纳光学传输和高密度光学集成领域等方面的研究具有重要意义. 展开更多
关键词 表面等离子体 定向激发 纳米天线
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基于石墨烯加载的不对称纳米天线对的表面等离激元单向耦合器 被引量:1
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作者 邓红梅 黄磊 +2 位作者 李静 陆叶 李传起 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第14期354-360,共7页
本文设计并数值研究了一种石墨烯加载的不对称金属纳米天线对结构.利用石墨烯费米能级的动态调控特性,实现了电控表面等离激元的单向传输.类似于传统的三明治型纳米天线结构,设计的不对称金属纳米天线对结构可以等效为两个共振的磁偶极... 本文设计并数值研究了一种石墨烯加载的不对称金属纳米天线对结构.利用石墨烯费米能级的动态调控特性,实现了电控表面等离激元的单向传输.类似于传统的三明治型纳米天线结构,设计的不对称金属纳米天线对结构可以等效为两个共振的磁偶极子,由于磁偶极子辐射电磁波的干涉,将导致单向传输效应.通过计算腔中的电场分布,发现石墨烯的调谐能力与石墨烯区域的电场强度成正比关系.以上现象都可以通过等效电路模型进行理论解释.此外,该结构具有小尺寸、高效率、宽带宽和易于光电集成等优点,在未来的光子集成与光电子学领域将具有重要的应用. 展开更多
关键词 表面等离激元 石墨烯 纳米天线 磁偶极子
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等臂L形银纳米天线的表面等离子特性研究 被引量:1
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作者 郝爱文 程龙 +3 位作者 李新 李延军 曹圣磊 曾庆平 《电子科技》 2014年第1期74-77,共4页
利用FDTD方法分析了由银纳米线形成的等臂L形光学共振天线的共振模式。研究了其场增强特性及共振散射谱的变化。L形纳米天线的近场增强特性强烈依赖于入射偏振,入射光偏振方向沿垂直于镜面对称轴方向时有最大一阶共振近场增强;入射光偏... 利用FDTD方法分析了由银纳米线形成的等臂L形光学共振天线的共振模式。研究了其场增强特性及共振散射谱的变化。L形纳米天线的近场增强特性强烈依赖于入射偏振,入射光偏振方向沿垂直于镜面对称轴方向时有最大一阶共振近场增强;入射光偏振方向沿镜面对称轴方向时有最大的二阶共振近场增强。 展开更多
关键词 纳米天线 表面等离子激元 共振散射 电场增强
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金属基底上光学偶极纳米天线的自发辐射宽带增强:表面等离激元直观模型 被引量:1
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作者 张炼 王化雨 +5 位作者 王宁 陶灿 翟学琳 马平准 钟莹 刘海涛 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期341-355,共15页
本文提出一种具有宽波段自发辐射增强性能的金属基底上光学偶极纳米天线,实现的总辐射速率与远场辐射速率增强因子分别达到5454和1041,在近红外波段,自发辐射增强(Purcell因子超过1000)波长范围达到260 nm,并且能够实现远场定向辐射.为... 本文提出一种具有宽波段自发辐射增强性能的金属基底上光学偶极纳米天线,实现的总辐射速率与远场辐射速率增强因子分别达到5454和1041,在近红外波段,自发辐射增强(Purcell因子超过1000)波长范围达到260 nm,并且能够实现远场定向辐射.为了阐明天线性能背后的物理机制,本文考虑天线臂上表面等离激元激发和多重散射的直观物理过程,基于Maxwell方程组第一性原理,建立了一个半解析模型,能够全面复现天线的辐射特性,包括总辐射速率、远场辐射速率、远场辐射方向图等.该模型提供了一个直观的物理图像,即在模型导出的两个相位匹配条件下,表面等离激元在天线臂上形成了一对Fabry-Perot共振获得增强,然后传播到纳米间隙内点辐射源位置和散射到自由空间,由此分别提高了总辐射速率和远场辐射速率.并且,这一对Fabry-Perot共振产生了一对相互靠近的谐振峰,由此形成了宽波段自发辐射增强.本文提出的偶极纳米天线可以应用于荧光增强、拉曼散射增强及高速、高亮度纳米光源等领域,所提出的模型可用于光学天线的物理理解和直观设计. 展开更多
关键词 光学纳米天线 /自发辐射增强 /表面等离激元 /半解析模型
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电介质球复合纳米天线对荧光定向发射的增强 被引量:1
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作者 米智 陈智辉 +2 位作者 杨毅彪 费宏明 刘欣 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期121-130,共10页
在纳米光子学中,提高荧光物质的定向发光强度是许多应用要解决的关键问题。为了优化电介质纳米天线的荧光增强能力,本文提出了一种由硅纳米球二聚体与TiO 2微球组成的电介质球复合纳米天线。通过时域有限差分法,本文分别从量子产率增强... 在纳米光子学中,提高荧光物质的定向发光强度是许多应用要解决的关键问题。为了优化电介质纳米天线的荧光增强能力,本文提出了一种由硅纳米球二聚体与TiO 2微球组成的电介质球复合纳米天线。通过时域有限差分法,本文分别从量子产率增强、荧光收集效率增强以及荧光激发率增强3个方面研究了该复合纳米天线对荧光的增强效果。结果表明,这种复合纳米天线不仅可以解决单个TiO 2微球增强荧光时量子产率较低的问题,还可以弥补单个硅纳米球二聚体增强荧光时荧光收集效率较差的不足。该复合纳米天线可使CdSe量子点的量子产率增强约4倍、荧光收集效率增强约2倍。此外,由于硅纳米球二聚体与TiO 2微球对荧光激发过程具有增强效果,该复合天线最终可以产生较高的荧光定向增强倍数。在量子点发光的中心波长523 nm处,荧光定向增强约为3064倍。 展开更多
关键词 复合纳米天线 电介质球 荧光增强 定向发光
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三角形硅二聚体纳米天线及其荧光增强效应研究 被引量:1
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作者 刘占锋 曹文静 +1 位作者 孙非 陈智辉 《半导体光电》 CAS 北大核心 2020年第5期689-694,共6页
提出了一种三角形硅二聚体纳米天线结构,该结构可以从激发和发射过程同时提高荧光物质的荧光发光效率,并且实现荧光的远场定向发射增强。利用时域有限差分法详细研究了不同组合方式的三角形二聚体、不同三角形直角边长以及不同二聚体底... 提出了一种三角形硅二聚体纳米天线结构,该结构可以从激发和发射过程同时提高荧光物质的荧光发光效率,并且实现荧光的远场定向发射增强。利用时域有限差分法详细研究了不同组合方式的三角形二聚体、不同三角形直角边长以及不同二聚体底角间距对荧光发射增强效果的影响,并进行了结构参数的优化,研究了该结构对荧光激发过程的影响。结果表明,三角形硅二聚体纳米天线结构的直角边长为300nm,二聚体底角间距为0nm是纳米天线的最优参数。相对于裸光源,硅二聚体纳米天线使点光源的荧光发射增强了7倍,实现了远场定向发射。而且,在405nm波长光的激发下,荧光激发过程也得到了增强。 展开更多
关键词 荧光传感 纳米天线 米氏共振 定向发射
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缝隙八木纳米天线设计及宽波段吸收特性 被引量:3
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作者 朱路 王杨 +2 位作者 刘媛媛 黄志群 慈白山 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期138-145,共8页
针对传统光伏电池能量收集易受环境与光照时间限制的问题,本文设计了一种用于太阳能收集的缝隙八木纳米天线单元及阵列.采用时域有限差分法分析缝隙间距对纳米天线远场方向性和近场分布的影响,并研究缝隙八木纳米天线阵列的吸收特性及... 针对传统光伏电池能量收集易受环境与光照时间限制的问题,本文设计了一种用于太阳能收集的缝隙八木纳米天线单元及阵列.采用时域有限差分法分析缝隙间距对纳米天线远场方向性和近场分布的影响,并研究缝隙八木纳米天线阵列的吸收特性及不同缝隙间距对阵列天线吸收率的影响.研究远场方向性发现,当缝隙间距增加到一定距离时,天线方向图出现多个副瓣并产生新的辐射模式;通过对近场分析表明,新辐射模式的产生来源于高阶模式的局域表面等离激元.天线阵列吸收率的仿真结果表明:在400~1 500nm波段,随着缝隙间距的增加,缝隙八木纳米天线阵列吸收率呈上升趋势,当缝隙间距等于80nm时,在400~660nm、760~1 300nm两个波段内吸收率较高,吸收峰值最大可以达到98%;以吸收率大于50%为基准,当缝隙间距等于80nm时,其吸收波段最宽. 展开更多
关键词 表面等离激元 能量收集 缝隙八木纳米光学天线 时域有限差分 远场方向性 吸收特性
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基于SPASER机制的偏心金壳纳米天线的多波长散射特性(英文)
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作者 王勉 张昊鹏 +2 位作者 许田 周见红 周骏 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期130-137,共8页
基于表面等离激元受激辐射放大(SPASER)机制,提出了一种硅-金-硅三层核壳偏心纳米天线,并利用有限元法分析了其多波长散射特性.结果表明:在SPASER机制下,该纳米天线产生极大的散射光强度,且工作波长的数目随着硅核偏心率的增加而增加;... 基于表面等离激元受激辐射放大(SPASER)机制,提出了一种硅-金-硅三层核壳偏心纳米天线,并利用有限元法分析了其多波长散射特性.结果表明:在SPASER机制下,该纳米天线产生极大的散射光强度,且工作波长的数目随着硅核偏心率的增加而增加;当硅核的偏心率为9nm时,该纳米天线有4个共振峰,分别位于615nm、656nm、724nm、847nm,其对应的散射强度比非SPASER机制的纳米天线的散射强度高104倍;该纳米天线的散射波长还可以通过改变入射光的偏振角调节.基于SPASER机制的纳米天线对于设计多波长纳米激光器具有指导意义. 展开更多
关键词 表面等离激元受激辐射放大 局域表面等离子体共振 吸收截面 散射截面 纳米天线
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宽谐振区光学纳米天线的谐振 被引量:2
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作者 袁纵横 苏睿 黄静 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1518-1523,共6页
提出了一种有双谐振频率和较宽谐振区域的纳米天线结构。利用有限积分法,计算了由金构成的表面等离子体光学纳米天线的谐振特性,研究了在谐振区域内谐振频率和谐振电场随位置变化的情况。结果表明,在不同谐振频率下存在两个谐振电场,在... 提出了一种有双谐振频率和较宽谐振区域的纳米天线结构。利用有限积分法,计算了由金构成的表面等离子体光学纳米天线的谐振特性,研究了在谐振区域内谐振频率和谐振电场随位置变化的情况。结果表明,在不同谐振频率下存在两个谐振电场,在中间区域,谐振频率为270THz,在侧边间隙区,谐振频率为390THz;激励源为1V/m时,其谐振电场均达700V/m以上,是普通偶极子天线的18倍;第一谐振区域的谐振场集中在10~25nm,在此范围内,谐振电场较大、谐振频率几乎不变;加上折射率为1.5的玻璃衬底后,天线的谐振电场达到800V/m,与没有衬底时相比,谐振频率变化很小。研究的天线结构在高性能的光学纳米天线、太阳能电池和生物传感器方面有潜在的应用价值。 展开更多
关键词 表面等离子体 谐振 纳米光学天线 Drudel模型
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基于时域有限差分法的Au纳米天线增强消光特性研究 被引量:2
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作者 谭伟 杨存 +6 位作者 唐吉龙 王登魁 方铉 王新伟 房丹 魏志鹏 王晓华 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期72-77,共6页
利用时域有限差分法研究了Au纳米天线对GaSb纳米线的消光增强.通过分析不同形状Au纳米阵列的电场特性和光学特性,发现三角形为最优结构,并具有高强度共振吸收峰和高的电场增强倍数.分别对三角形尺寸和纳米线的间距进行调节,结果表明:随... 利用时域有限差分法研究了Au纳米天线对GaSb纳米线的消光增强.通过分析不同形状Au纳米阵列的电场特性和光学特性,发现三角形为最优结构,并具有高强度共振吸收峰和高的电场增强倍数.分别对三角形尺寸和纳米线的间距进行调节,结果表明:随着尺寸由70nm增加到210nm,消光峰位从783nm单调增加到1 638nm,峰位强度和电场增强倍数逐渐增加,尺寸为210nm时的增强倍数为70nm时的6倍;随着间距由80nm增加到130nm,消光峰位从1 655nm减小到1 460nm,峰位强度和电场增强倍数略微减小.因此可通过先调节间距再调节尺寸的方法来设计Au纳米天线结构. 展开更多
关键词 时域有限差分法 锑化镓 纳米天线 结构设计 结构调节
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单向纳米天线高效激发条状表面等离子体波导
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作者 吕亚婷 陈旭 +1 位作者 刘仕良 文静 《光学仪器》 2018年第1期44-48,共5页
提出了一种结构简单并且利用非对称纳米天线激发条状表面等离子体波导模式的微结构。通过纳米天线的非对称性产生的单向激发效应来实现条状表面等离子体波导模式的高效激发,利用数值模拟软件COMSOL对该结构进行了数值模拟仿真。模拟结... 提出了一种结构简单并且利用非对称纳米天线激发条状表面等离子体波导模式的微结构。通过纳米天线的非对称性产生的单向激发效应来实现条状表面等离子体波导模式的高效激发,利用数值模拟软件COMSOL对该结构进行了数值模拟仿真。模拟结果显示,所设计的结构可以高效地将入射远场光转化为条状表面等离子体波导模式,并且激发效率可以达到13.35%。 展开更多
关键词 表面等离子体 纳米天线 波导
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可调节纳米天线能改变光性质
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《中国光学》 EI CAS 2014年第5期864-865,共2页
最近,美国伊利诺斯大学厄本那-香槟分校一个研究小组开发出一种新奇的可调节纳米天线,利用电子扫描显微镜操控的等离子场增强产生机械运动,改变纳米天线间隙,使之重新排列组合。这也为将来开发新型等离子光机系统铺平了道路。相关... 最近,美国伊利诺斯大学厄本那-香槟分校一个研究小组开发出一种新奇的可调节纳米天线,利用电子扫描显微镜操控的等离子场增强产生机械运动,改变纳米天线间隙,使之重新排列组合。这也为将来开发新型等离子光机系统铺平了道路。相关论文发表在最近的《自然-通讯》上。 展开更多
关键词 纳米天线 可调节 光性质 美国伊利诺斯大学 电子扫描显微镜 等离子场 机械运动 排列组合
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可吸收太阳热能的纳米天线塑料柔性薄板
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作者 化信 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2008年第9期100-100,共1页
美国佛罗里达州杰克逊维尔消息,研究人员们设计出一种成本很低的方法来制造含有数百亿个纳米天线的塑料薄板,可以聚集太阳或其他能源产生的热能。该技术由美国能源部爱达荷州国家实验室研制(USDepartment of Energy's Idaho Nationa... 美国佛罗里达州杰克逊维尔消息,研究人员们设计出一种成本很低的方法来制造含有数百亿个纳米天线的塑料薄板,可以聚集太阳或其他能源产生的热能。该技术由美国能源部爱达荷州国家实验室研制(USDepartment of Energy's Idaho National Laboratory,INL)研究开发,是迈向利用柔性材料大量制造太阳能集热器目标的第一步。研究人员指出,将能量转化为可利用的电能的方法仍需要继续研究,也许一天可以将该薄板制成如外皮一样轻,但是却能为从混合动力汽车到iPods各式各样的产品提供足够的能量。纳米天线也有可能作为冷却装置,吸收建筑或电子产品的余热而不需要电力。 展开更多
关键词 纳米天线 太阳热能 柔性材料 可吸收 薄板 塑料 美国佛罗里达州 美国能源部
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美研制出负折射率等离子纳米天线
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《电子元件与材料》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期70-70,共1页
据美国物理学家组织网近日报道,美国科学家表示,他们的实验证明,纤细的等离子体纳米天线阵列能采用新奇的方式对光进行精确地操控,改变光的相位,创造出负折射现象,最新研究有望使科学家们研制出功能更强大的光子计算机等新式光学设备。
关键词 纳米天线 等离子体 负折射率 美国科学家 光子计算机 物理学家 天线阵列 折射现象
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金纳米天线阵列可获取更多的太阳能
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《金属功能材料》 CAS 2009年第2期50-50,共1页
关键词 纳米天线 太阳能 天线阵列 金属 塑料板 可吸收 连续辐射 太阳光能
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新型纳米天线能捕获超过90%光能量
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《纳米科技》 2011年第3期85-85,共1页
美国密苏里大学化学工程学院副教授帕德里克·宾海罗和爱达荷国家实验室、科罗拉多大学电力工程教授加勒特·蒙代尔、马萨诸塞州的Micro—Continuu公司等合作,开发出一种特殊的高速电路,能从收集的阳光和热量中提取电流,
关键词 纳米天线 光能量 捕获 科罗拉多大学 国家实验室 马萨诸塞州 工程学院 大学化学
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美科学家开发出能够改变光性质的可调节纳米天线
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《纳米科技》 2014年第4期89-89,共1页
最近,美国伊利诺斯大学厄本那一香槟分校一个研究小组开发出一种新奇的可调节纳米天线.利用电子扫描显微镜操控的等离子场增强产生机械运动,改变纳米天线间隙,使之重新排列组合。这也为将来开发新型等离子光机系统铺平了道路。相关... 最近,美国伊利诺斯大学厄本那一香槟分校一个研究小组开发出一种新奇的可调节纳米天线.利用电子扫描显微镜操控的等离子场增强产生机械运动,改变纳米天线间隙,使之重新排列组合。这也为将来开发新型等离子光机系统铺平了道路。相关论文发表在最近的《自然·通讯》上。 展开更多
关键词 纳米天线 可调节 开发 光性质 科学家 美国伊利诺斯大学 电子扫描显微镜 等离子场
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中科大发现源于纳米天线效应的新电光现象
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《企业技术开发》 2010年第1期43-43,共1页
从中国科学技术大学获悉,该校合肥微尺度物质科学国家实验室单分子物理化学研究团队的科研人员最近发现,当无线电通信天线尖端尺寸减少到纳米量级,并非常接近另一金属表面而形成一个纳米腔室时,就可以利用局域等离激元共振模式的调... 从中国科学技术大学获悉,该校合肥微尺度物质科学国家实验室单分子物理化学研究团队的科研人员最近发现,当无线电通信天线尖端尺寸减少到纳米量级,并非常接近另一金属表面而形成一个纳米腔室时,就可以利用局域等离激元共振模式的调控来对腔内荧光体的发光特性进行有效控制,并在光频区实现新奇的电光效应:电致热荧光、上转换发光和“彩色”频谱调控。这一研究成果发表在近期出版的国际权威杂志《自然-光子学》上。 展开更多
关键词 纳米天线 光现象 中国科学技术大学 大发 国家实验室 上转换发光 科研人员 化学研究
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