石墨烯等离激元体系光学双稳、调制不稳定性和二次谐波效应的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11774252
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2202.光与物质相互作用
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Due to its unique electronic and energy band characteristics, graphene has novel surface nonlinear optical properties. We aim at the investigations of the optical bistability, nonlinear spatiotemporal evolution dynamics, and second (third) harmonic generations in grphene plasmonics. Firstly, we adopt the full-wave electromagnetic scattering theory and self-consistent field approximation to study the optical bistability and multi-stability in nonlinear graphene systems with different nano-structures. Secondly, with the aid of dispersion relation method and numerical simulations, we study the subwavelength modulational instability and nonlinear spatiotemporal evolution dynamics in one-dimensional arrays and two-dimensional lattices composed of graphene nanostructures with the surface third-order nonlinear conductivity. By taking into account the surface nolocality and magnetic-optical effects under the applied magnetic field, we take one step forward to establish the nonlinear full-wave electromagnetic theory to study the second harmonic generations, and the second induced third harmonic generations in graphene nanostructures. Finally, we shall develop the theory and provide series numerical programs to supplement the relevant electromagnetic simulation softwares on the nonlinear graphene plasmonics. Our theoretical analyses and numerical simulations will help us to have a deep understanding on the interactions between light and two-dimensional condensed matter, to promote the design of novel and ultrathin optical and electronic components, and lead to the development of multi-disciplinary researches among the graphene condensed matter, nano-optics, and nonlinear science etc.
由于独特的电子及能带特征,石墨烯具有新颖的非线性光学性质。我们开展石墨烯等离激元体系的非线性光学双稳、非线性时空演化动力学和二(三)次谐波效应研究。首先结合全波电磁散射理论和自洽场近似开展石墨烯包裹不同纳米结构体系的光学双(多)稳研究。其次,利用色散关系方法和数值模拟,研究克尔非线性石墨烯等离激元纳米结构阵列的电磁波调制不稳定性和时空动力学演化行为。综合考虑表面非局域性和外磁场下的磁光响应,进一步研究非线性石墨烯等离激元体系的二次谐波产生和二次诱导三次谐波产生的规律。将发展理论和数值方法,以弥补电磁仿真软件对非线性石墨烯等离激元纳米体系研究的不足。研究有助于加深光与凝聚态二维体系相互作用本质的理解,推动新型超薄光电元器件的设计,并促进低维凝聚态体系、纳米光学和非线性科学等领域交叉与发展等。

结项摘要

在该基金的资助下,我们的科研工作按照申请书计划顺利开展。我们在石墨烯包裹的等离激元纳米颗粒、非局域颗粒的光力与光操控、非线性等离激元体系的光学性质、超材料/超表面、等离激元体系的光自旋霍尔效应、表面等离子体纳米天线和光学传感器设计等方面取得较好进展,顺利完成并超过预期成果目标。重点建立非线性电磁波理论,研究克尔非线性石墨烯包裹纳米球颗粒(纳米圆柱线)体系的光学双稳。特别是对非线性石墨烯纳米结构体系的光学双稳和二(三)次谐波转换的本质理解进一步深化,为将石墨烯等离激元材料应用到非线性纳米光学领域提供重要的理论支撑。研究结果为利用石墨烯来设计超薄和可调控的新型纳米光电元器件如:光学纳米雷达、光信息处理器、光存贮器、光开关等提供重要理论依据。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Geometry symmetry-free and higher-order optical bound states in the continuum.
连续体中的几何对称性和高阶光学束缚态
  • DOI:
    10.1038/s41467-021-24686-5
  • 发表时间:
    2021-07-19
  • 期刊:
    Nature communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Zhou Q;Fu Y;Huang L;Wu Q;Miroshnichenko A;Gao L;Xu Y
  • 通讯作者:
    Xu Y
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基于整数奇偶校验设计的声学元光栅的透射和反射反转
  • DOI:
    10.1038/s41467-019-10377-9
  • 发表时间:
    2019-05-24
  • 期刊:
    NATURE COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Fu, Yangyang;Shen, Chen;Xu, Yadong
  • 通讯作者:
    Xu, Yadong
Lithium storage mechanisms of CdSe nanoparticles with carbon modification for advanced lithium ion batteries
用于先进锂离子电池的碳修饰 CdSe 纳米颗粒的锂存储机制
  • DOI:
    10.1039/c8cc09569h
  • 发表时间:
    2019-03-11
  • 期刊:
    CHEMICAL COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Kong, Fanjun;Wang, Jian;Gao, Lei
  • 通讯作者:
    Gao, Lei
Tailoring optical pulling force on gain coated nanoparticles with nonlocal effective medium theory
利用非局域有效介质理论调整增益涂层纳米颗粒上的光学拉力
  • DOI:
    10.1364/oe.25.024566
  • 发表时间:
    2017-10-02
  • 期刊:
    OPTICS EXPRESS
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Bian, X.;Gao, D. L.;Gao, L.
  • 通讯作者:
    Gao, L.
Tunable Bistability in the Goos–Hänchen Effect with Nonlinear Graphene
非线性石墨烯古斯汉兴效应中的可调谐双稳态
  • DOI:
    10.1088/0256-307x/36/6/064202
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Chinese Physics Letters
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    B. Liu;P. Ma;W. Yu;Y. Xu;L. Gao
  • 通讯作者:
    L. Gao

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  • 通讯作者:
    前田拓

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极性电介质体系的光学非局域和非线性效应
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AI项目解读示例

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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