MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W2001526372 · doi:10.1088/1367-2630/16/11/113048

Quasinormal mode approach to modelling light-emission and propagation in nanoplasmonics

2014· article· en· W2001526372 sur OpenAlexaff

Notice bibliographique

RevueNew Journal of Physics · 2014
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueStrong Light-Matter Interactions
Établissements canadiensUniversity of British ColumbiaQueen's University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPropagatorFormalism (music)Quasinormal modeQuantumExpression (computer science)ResonatorField (mathematics)Dipole

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

We describe a powerful and intuitive theoretical technique for modeling light–matter interactions in classical and quantum nanoplasmonics. Our approach uses a quasinormal mode (QNM) expansion of the photon Green function within a metal nanoresonator of arbitrary shape, together with a Dyson equation, to derive an expression for the spontaneous decay rate and far field propagator from dipole oscillators outside resonators. For a single QNM, at field positions outside the quasi-static coupling regime, we give a closed form solution for the Purcell factor and generalized effective mode volume. We augment this with an analytic expression for the divergent local density of optical states very near the metal surface, which allows us to derive a simple and highly accurate expression for the electric field outside the metal resonator at distances from a few nanometers to infinity. This intuitive formalism provides an enormous simplification over full numerical calculations and fixes several pending problems in QNM theory. Introduction and background . When small metallic particles with dimensions much less than a wavelength (MNP) are illuminated with a beam of light, typically from a laser, the electric field strength at certain locations just outside of the metal surface can be enhanced by many orders of magnitude in comparison to the strength of the electric field from the laser beam that excites the particle. Many fields of science and sensor engineering have taken advantage of this property to boost the effective coupling strength of light to molecules or artificial atoms located near the MNP. Main result(s) . The largest field enhancements occur when the exciting radiation resonantly excites collective plasmon oscillations of the free electrons in the MNP. The resonant frequencies of the plasmon modes and the degree of field enhancement depend critically on the shape of the MNP, but analytic solutions are only available for spheres. Accurate numerical models needed for non-spherical geometries are extremely computational-time-intensive. The main result of this paper is a prescription for dramatically reducing the time required to numerically model the electromagnetic response of arbitrarily shaped MNP, assuming that only one or a small number of plasmon modes are involved in the problem. The approach described in the manuscript also offers considerable insight into the underlying mechanisms, that are typically obscured in brute force numerical simulations. As an example application, we study the enhanced spontaneous emission rate of a dipole emitter over a wide range of spatial positions and frequencies, and show excellent agreement with full numerical solutions. Wider implications . There is a rapidly growing "industry" of nanoplasmonic engineering, for both scientific and technological applications. The results of this work should benefit that community by offering intuitive insights that will help in the design of MNP shape and size for a particular application, and also greatly reduce the time required to obtain accurate numerical simulations of the systems response. Our quasianalytical approach can be applied to a wide range of problems in classical and quantum nanoplasmonics.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,006

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,016
Tête enseignante GPT0,253
Écart entre enseignants0,237 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations108
Publié2014
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueNew Journal of PhysicsMême sujetStrong Light-Matter InteractionsTravaux en français237 207