低温表面等离激元基本物理问题研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11674255
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2206.微纳光学与光子学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The high loss associated with surface plasmons is one of the key issues that limit the development of plasmonics. The losses can be radiative or nonradiative. The nonradiative one comes from the Ohmic losses of the conduction electrons in the metal, which originates from electron-phonon scattering, electron-electron scattering and electron-surface/defects collisions. The electron-phonon scattering is temperature dependent. However, the temperature dependence of the resistance for metals is well-known. For crystallized novel metals, the resistance drops significantly at low temperature. There is few studies on the low temperature measurement on surface plasmons. Most of them concluded that the effect of temperature is not as significant. So what is reason for the disagreement between the two measurements? Interband transition? Size effect? What is the limit of the loss of surface plasmons at low temperature? Is there some specific regions at which the loss can be very small? We will measure the loss of surface plasmons at low temperature and answer the above questions. This topic is of importance value to the field of plasmonics.
表面等离激元的高损耗是制约表面等离激元光学领域发展的重要因素之一。损耗可分为辐射损耗和非辐射损耗。其中,非辐射损耗来自金属内部电子的欧姆损耗,具体包括电子-声子散射、电子-电子散射、电子-界面/缺陷散射。其中电子-声子散射与温度有关。然而,金属电阻随温度的变化关系已经是广为人知的规律,特别是单晶贵金属(金或银)低温下电阻可显著降低。国际上虽有少数关于表面等离激元低温的测量,但普遍得到的结论是温度影响存在却并不显著。那么是什么原因导致两者不一致,带间跃迁?尺寸效应?表面等离激元损耗的低温极限耗是多少?是否在特定的范围内、某种结构上损耗可以非常低?本项目将通过测量低温下金属纳米结构表面等离激元的损耗,结合理论分析得到低温极限性能,回答上述几个基本物理问题。这对表面等离激元光学领域具有参考价值。

结项摘要

表面等离激元的高损耗是制约表面等离激元光学领域纵深发展的关键因素。理解等离激元的耗散机制及其随温度、结构尺寸、形貌、光学模式种类等参数的变化规律是利用等离激元优异特性和设计高品质等离激元器件的基础。本项目通过对不同温度下等离激元耗散通道的测量,建模得到电子-声子散射、电子-电子散射、电子-界面/缺陷散射以及辐射衰减等耗散机制的相对贡献大小;通过不同温度下单颗粒暗场散射技术证实等离激元纳腔的超灵敏特性,获得亚皮米精度的厚度变化传感,发展定量表面增强拉曼光谱测量等离激元量子极限场增强等基本物理问题;最后通过发展室温纳腔量子光学,探讨无需低温的表面等离激元-激子相互作用,实现室温下二维过渡金属卤族化合物激子圆偏振度的大幅提升以及Rabi劈裂,实现纳腔中飞秒超快衰减速率的测量,以及室温下高度定向分发的拉曼信号。其中,通过温度控制纳腔的热胀冷缩使得间隙厚度和折射率的极微弱变化,实现亚皮米精度的厚度变化的传感,这大幅提升了原有表面等离激元“尺子”的分辨率,可望在原位微弱物理/化学量的传感方面有重要应用价值。项目所发展的室温纳腔光物理,可望在超快发光、光开光与光调制方面取得重要应用。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Transversely Divergent Second Harmonic Generation by Surface Plasmon Polaritons on Single Metallic Nanowires
单金属纳米线上表面等离子体激元产生横向发散二次谐波
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.7b04016
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Nano Letters
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Li Yang;Kang Meng;Shi Junjun;Wu Ke;Zhang Shunping;Xu Hongxing
  • 通讯作者:
    Xu Hongxing
Simultaneous Surface-Enhanced Resonant Raman and Fluorescence Spectroscopy of Monolayer MoSe2: Determination of Ultrafast Decay Rates in Nanometer Dimension
单层 MoSe2 的同步表面增强共振拉曼和荧光光谱:纳米尺寸超快衰变率的测定
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.9b02425
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Nano Letters
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Zhang Yexin;Chen Wen;Fu Tong;Sun Jiawei;Zhang Daxiao;Li Yang;Zhang Shunping;Xu Hongxing
  • 通讯作者:
    Xu Hongxing
Probing of sub-picometer vertical differential resolutions using cavity plasmons
使用腔等离子体探测亚皮米垂直差分分辨率
  • DOI:
    10.1038/s41467-018-03227-7
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Nature Communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Chen Wen;Zhang Shunping;Deng Qian;Xu Hongxing
  • 通讯作者:
    Xu Hongxing
新型等离激元光学和过渡金属二硫化物复合体系
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国科学:物理学 力学 天文学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑迪;李杨;陈文;付统;孙嘉伟;张顺平;徐红星
  • 通讯作者:
    徐红星
Electrically Driven Highly Tunable Cavity Plasmons
电驱动高度可调谐腔等离子体激元
  • DOI:
    10.1021/acsphotonics.8b01620
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Photonics
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    He Xiaobo;Tang Jibo;Hu Huatian;Shi Junjun;Guan Zhiqiang;Zhang Shunping;Xu Hongxing
  • 通讯作者:
    Xu Hongxing

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  • 作者:
    李杨;石俊俊;郑迪;康猛;付统;张顺平;徐红星
  • 通讯作者:
    徐红星

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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