二维材料异质结与贵金属纳米腔的多模强耦合特性研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11904271
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2206.微纳光学与光子学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Strong coupling between cavity and materials has important applications in monatomic laser, quantum information processing and other fields. Compared with the single Rabi splitting caused by the coupling of a kind of exciton and a cavity mode, multimode strong coupling achieved by the interaction between multiple excitons and the single cavity mode has unique advantages in terms of multimode sensing and energy transfer between multi-energy states. Due to the large transition dipole moment, monolayer transition metal dichalcogenides has attracted great attentions in studying strong coupling. However, only one study has reported the multimode strong coupling based on tungsten disulfide at low temperature. In this project, a new scheme of multimode strong coupling of two-dimensional heterostructures and noble metal nanocavity composite structure is proposed. Two kinds of excitons from two-dimensional heterostructures interact with the surface plasmons of ultrasmall mode volume at the same time, which is expected to realize double Rabi splitting at room temperature. Under multimode strong coupling system, we focus on the influence of hybrid states on the process of interlayer charge transfer of heterostructures and regulating the rate of charge transfer. Furthermore, it reveals the new mechanism of interlayer coupling of heterostructures. This study is beneficial to develop a new type of strong coupling system and provides an important basis for the practical application of strong coupling.
谐振腔与物质的强耦合在单原子激光、量子信息处理等领域有重要应用。相比广泛研究的单一激子与腔模耦合形成的单重拉比劈裂,多种激子与同一腔模相互作用实现的多模强耦合在多模传感、多能态间能量传递等方面具有独特优势。单层过渡金属二硫族化合物由于具有极大的跃迁偶极矩成为实现强耦合的研究热点,然而目前仅一项研究报道了低温下基于二硫化钨的多模强耦合。本项目提出二维异质结与贵金属纳米腔复合结构实现多模强耦合的新方案,二维异质结中两种激子同时与超小模式体积的等离激元相互作用,以期实现室温下双重拉比劈裂。并重点研究在多模强耦合体系下,杂化态对异质结层间电荷转移过程的影响,从而实现对电荷转移速率的调控,进一步揭示异质结层间耦合的新机理,将有利于发展一类新型强耦合体系,并为强耦合的实际应用提供重要依据。

结项摘要

激子-等离激元之间的强耦合相互作用为推动室温下产生和控制量子态策略提供了新方案,为单光子源以及量子信息处理的实现带来了新的研究机遇。本项目首先基于二维材料-金属纳腔的复合结构,研究了金属纳米颗粒的周围环境、颗粒尺寸对耦合强度的影响。通过将复合结构浸泡在二氯甲烷和乙醇的混合溶液中,耦合强度的范围从183meV连续调谐到273meV,相比空气中有近两倍的提高。通过引入光敏纳腔,实现了单一纳米颗粒下色散曲线的获取。在此基础上揭示了颗粒尺寸与耦合强度之间的线性关系。其次为了实现多模强耦合,将MoS2-WS2垂直异质结集成到间隙等离激元纳腔,暗场散射光谱中表现出双重拉比劈裂。利用多浓度亚甲基蓝染料分子与纳腔复合结构,实现了从单模到多模强耦合体系的建立。此外,在本项目的支持下,理论上提出了量子点-金属纳腔复合结构建立手性单光子源平台,利用纳米立方体-六方纳米板异质二聚体研究了多波段可调谐激子诱导透明。该课题研究成果拓展了多模强耦合体系,揭示了影响耦合强度的多种因素,为基于激子极化激元的光子器件的开发提供了理论指导。综上所述,我们解决了项目申请中提出的大部分关键问题,基本实现了既定的研究目标,并在相关领域进行拓展。本项目执行期间,共发表了标注该项目资助的SCI学术论文9篇,包括ACS Photonics,Nanophotonics, ACS Appl. Mat. Interfaces,Opt Express各1篇以及Nanoscale 2篇。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Giant Quantum Yield Enhancement in CdS/MgF2/Ag Hybrid Nanobelt under Two-Photon Excitation
双光子激发下 CdS/MgF2/Ag 杂化纳米带的巨大量子产率增强
  • DOI:
    10.1021/acsphotonics.0c00615
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    ACS Photonics
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Xing Xiangyuan;Wang Kai;Han Xiaobo;Qian Shuhang;Wang Kun;Long Hua;Wang Bing;Lu Peixiang
  • 通讯作者:
    Lu Peixiang
Giant optical anisotropy of WS2 flakes in the visible region characterized by Au substrate assisted near-field optical microscopy
金基底辅助近场光学显微镜表征 WS2 薄片在可见光区域的巨大光学各向异性
  • DOI:
    10.1088/1361-6528/ac6c96
  • 发表时间:
    2022-08-20
  • 期刊:
    NANOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Deng, Nan;Long, Hua;Lu, Peixiang
  • 通讯作者:
    Lu, Peixiang
Double Rabi splitting in methylene blue dye-Ag nanocavity
亚甲蓝染料-银纳米腔中的双拉比分裂
  • DOI:
    10.1515/nanoph-2021-0697
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
    Nanophotonics
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Han Xiaobo;Li Fang;He Zhicong;Liu Yahui;Hu Huatian;Wang Kai;Lu Peixiang
  • 通讯作者:
    Lu Peixiang
Large second-harmonic vortex beam generation with quasi-nonlinear spin-orbit interaction
具有准非线性自旋轨道相互作用的大型二次谐波涡旋光束生成
  • DOI:
    10.1016/j.scib.2020.08.043
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Science Bulletin
  • 影响因子:
    18.9
  • 作者:
    Zhao Wenchao;Wang Kai;Hong Xuanmiao;Wang Bingxia;Han Xiaobo;Wang Kun;Liu Weiwei;Long Hua;Wang Bing;Lu Peixiang
  • 通讯作者:
    Lu Peixiang
Harmonic Resonance Enhanced Second-Harmonic Generation in the Monolayer WS2-Ag Nanocavity
谐波共振增强单层 WS2-Ag 纳米腔中的二次谐波产生
  • DOI:
    10.1021/acsphotonics.9b01499
  • 发表时间:
    2020-03-18
  • 期刊:
    ACS PHOTONICS
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Han, Xiaobo;Wang, Kai;Lu, Peixiang
  • 通讯作者:
    Lu, Peixiang

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其他文献

光敏剂在光动力治疗中的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
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    杨力明
16例Tolosa-Hunt综合征的临床分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    转化医学杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    韩晓博;俞英欣;刘于红;戚晓昆;郑奎宏;侯豹可
  • 通讯作者:
    侯豹可

其他文献

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基于二维材料缺陷态的少激子-表面等离激元强耦合特性研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
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  • 项目类别:
    面上项目

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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

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          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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