埃克塞特大学 一对圆柱形金纳米粒子，其中等离子激元激发由纳米粒子周围的云表示
学分:埃克塞特大学 一组科学家已经解决了一个长期存在的问题，即电子如何在圆柱形纳米粒子中作为一个群体一起运动
这项新的研究在电磁学领域提供了意想不到的理论突破，为超材料研究提供了前景
埃克塞特大学和斯特拉斯堡大学的理论物理学家团队创造了一个优雅的理论，解释了电子如何在微小的圆柱形金属纳米颗粒中集体运动
这项工作使人们对光和物质如何在纳米尺度上相互作用有了新的理解，并对利用具有惊人光学特性的纳米粒子基超材料的未来纳米器件的实现产生了影响
金属纳米粒子有一个带正电荷的离子核心，周围有一团带负电荷的电子云
当光照射在这样一个金属物体上时，电子云就发生位移
这种位移导致整组电子围绕正核心振荡
来回晃动的电子群表现得像单个粒子(所谓的准粒子)，被称为“等离子体激元”
" 等离子体主要由它振荡的频率表征，该频率被称为等离子体共振频率
探索等离子体激元的共振频率如何随其宿主纳米粒子的几何形状而变化是现代电磁学的一项基本任务
人们普遍认为，只有一些特定的纳米粒子几何形状可以用分析理论来描述——也就是说，不需要进行大量耗时的数值计算
允许分析描述的几何列表被广泛认为非常短，仅由球形和椭圆形纳米粒子组成
这一事实非常不方便，因为圆柱形纳米粒子在实验中无处不在，其纵横比从长的针状纳米线到薄的扁平状纳米盘不等
在这项研究中，研究人员研究了圆柱形纳米粒子中的等离子体激元是如何振荡的
通过使用受核物理启发的理论技术，研究人员建立了一个优雅的分析理论，描述了任意纵横比圆柱体中等离子体的行为
该理论已经能够完整描述圆柱形等离子体纳米粒子，简单描述从纳米线到圆形纳米圆盘的金属纳米粒子中的等离子体共振
两位凝聚态理论家还考虑了一对耦合的圆柱形纳米粒子的等离子体激元响应，并发现了与他们的经典理论相关的量子力学修正，这是由于纳米粒子的纳米尺度很小
医生
埃克塞特大学物理学和天文学系的查尔斯·唐宁解释道:“出乎意料的是，我们的理论工作为圆柱形纳米粒子中的等离子激元激发提供了深入的分析见解，这有助于指导我们的实验同事在实验室中制造金属纳米棒
" 斯特拉斯堡大学的纪尧姆·维克补充道:“为了描述等离子体系统，越来越依赖于繁重的计算
在我们的回溯工作中，我们揭示了简陋的纸笔计算仍然可以解释超材料研究前沿的有趣现象
" 这一理论上的突破对于在等离子体科学前沿研究纳米物体的一系列科学家来说具有直接的实用性
从长远来看，随着我们的技术变得越来越小型化，人们希望在下一代超紧凑电路、太阳能转换和数据存储中能够利用等离子体激元激发
圆柱形纳米粒子和二聚体中的等离子体模发表在皇家学会学报上
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