2018/11/14 星期三

表面等离激元共振理论与应用主题系列报告十二则

2020-11-13

学术报告信息(一)

报告题目:基于微纳光子的智能传感和成像

报告时间20201114日(星期六)8:20-9:00

报告平台:腾讯会议 ID567 684 538

  :杨青 教授

工作单位:浙江大学

举办单位:机械工程学院

报告简介

超分辨显微在生物、医学、信息、材料等多个领域获得了重要应用,推动了相关研究和产业的发展。如何实现在体超高分辨成像和低成本成像是目前的难题。报告将讲述课题组最近在基于微纳光子的智能传感和成像研究成果,重点讲述片上移频超分辨显微和基于光场调控的多模态超细径内窥成像。

1)片上移频超分辨显微

针对超分辨显微中大视场和超分辨难兼得难题,提出了移频成像新机制,发明了基于移频的全矢量光调控突破光学衍射极限的新方法,解决了宽场非荧光标记超分辨光学成像的难题,使成像视场提高了一个数量级。

2)基于光场调控的多模态超细径内窥成像

采用超精细光场调控和荧光差分相结合,研制了光纤束和多模光纤内窥系统,实现超细径多方位共聚焦内窥,多项指标国际领先,可为在体高分辨病理研究和多器官多方位诊疗一体化提供核心技术,为精准医疗、光活检、癌症早期诊断服务,改变国内在共聚焦内窥方面核心元器件被国外垄断的局面。

报告人简介

杨青,女,浙江大学光电科学与工程学院教授,国家优秀青年科学基金获得者,浙江省杰出青年基金获得者,。师从杨德仁院士,2006年获浙江大学博士学位。之后受聘于浙江大学,201312月晋升教授。曾任美国佐治亚理工学院、剑桥大学访问科学家。

研究方向为基于微纳光子的智能传感和成像,研发了超分辨显微芯片、基于光子学的微型电场传感器,高分辨智能缺陷检测系统、超细径多方位高分辨内窥成像系统等基于微纳光子技术的新型光学传感及成像器件和仪器。获得国家技术发明奖二等奖(2019),中国光学学会“光学科技一等奖”(2018)、光浙江省科学技术一等奖(2008)、世界先进材料奖(2017)等奖项和荣誉。迄今共发表高水平 论文60余篇,高水平 他引2000余次,H 因子29,五篇ESI 高被引。获得授权国家发明专利20余项、美国发明专利1项。在SPIE Photonics West 等国际会议作特邀报告20 次,担任分会场主席4 , 国际会议组委会委员3 次。组织承办Conference on Education and Training in Optics and Photonics2017 ETOP)、Photonics Asia、第八届全国光学青年学术论坛和西湖光电子论坛等国内外重要学术会议。

 

学术报告信息(二)

报告题目Real-space imaging of vibronic coupling in a single molecule

报告时间20201114日(星期六)9:00-9:40

报告平台:腾讯会议 ID567 684 538

  :张杨 教授

工作单位:中国科学技术大学

举办单位:机械工程学院

报告简介

Vibronic coupling plays an important role in the profile of optical bands as well as intermolecular interaction and energy transfer. Molecular optical spectroscopy is an ideal tool to investigate the influence of molecular vibrations on the electronic transitions. However, due to the diffraction limit in conventional optics, it is highly challenging to offer a straightforward microscopic picture on the vibronic coupling in real space.

The tunneling electrons in a scanning tunneling microscope (STM) induced luminescence (STML) technique, combining the STM with optical detection, can do nano-imaging beyond diffraction limit, which provide photon images with spatial resolution down to sub-nanometer scale.

By exploiting the STML technique, we demonstrate the visualization of vibronic coupling in a single pentacene molecule. The molecular electroluminescence of a single pentacene molecule exhibits rich vibronic modes and excitation position-dependent features. The sub-nanometer revolved spectroscopic imaging patterns for different vibronic modes show different symmetry. Combining with the DFT calculations, such difference in imaging patterns can directly reveal the microscopic picture that how the molecular vibrations influence the electronic motions and the associated transition dipoles. Our results not only provide an example for the straightforward understanding on vibronic coupling in real space, but also open up new route to investigate the influence of vibronic coupling on electronic states and intramolecular energy transfer at single-molecule level.

报告人简介

张杨,现任中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心教授。2016年获得国家自然科学基金委优秀青年基金资助。近年来,一直致力于发展与光学检测相结合的扫描探针技术,对单分子等纳米结构的光电特性进行超高空间分辨的表征。迄今,以第一作者或通讯作者在Nature, Nat. Photon., Nat. Comm., Phys. Rev. Lett.等国际权威杂志发表各类文章 20余篇。

 

学术报告信息(三)

报告题目:等离激元场的矢量耦合与新颖光学效应

报告时间20201114日(星期六)9:40-10:20

报告平台:腾讯会议 ID567 684 538

  :李涛 教授

工作单位:南京大学

举办单位:机械工程学院

报告简介

表面等离激元具有高局域和场增强效应被人们广泛关注。其实,金属纳米结构中的表面等离激元还具有受结构形状调制的矢量场特性,在通过纳米结构的精心设计后能表现出非常新颖的近场光学效应。本报告将主要介绍两个由于表面等离激元波导中矢量场耦合导致的新颖效应。首先,我们发现了在两列条形金属波导中传播的等离激元波在遇到狭缝结构时会形成特殊的狭缝模式,其矢量场耦合形成了同长同消的特殊干涉现象,并由此丰富了纳米光子开关的功能。其次,我们通过调控耦合等离激元波导之形状参数,构造出具有正负耦合的波导阵列,利用波导中光传播方程与狄拉克方程的相似性,模拟了具有线性色散的无质量狄拉克粒子的传播行为。相关研究丰富了纳米结构中等离激元近场调控的物理内涵,也为构建新颖的纳米光子器件提供了新的思路。

报告人简介

李涛,南京大学首批“登峰人才支持计划”入选者,国家自然科学优秀青年基金获得者,香港“王宽诚”教育基金获得者,科技部中青年科技创新领军人才。2005年南京大学博士毕业,曾先后赴新加坡南洋理工大学和香港浸会大学访问研究。研究兴趣在超构光子学与集成光学中的新原理和新效应的探索,及其功能和器件的开发。曾获20072018中国光学重要成果,科学中国人2017年度人物;做国际会议邀请报告五十余次。在Nature及其子刊, PRL, LSA等刊物发表论文90余篇,被引3600余次,H指数33。担任Chinese Optics Letters的主题编辑,高水平ence Bulletin编委,Frontier of Optoelectronics编委,中国超构材料分会理事,中国光电技术专委会委员,江苏省微纳光子学专委会副主任。

 

学术报告信息(四)

报告题目:纳腔光物理

报告时间20201114日(星期六)10:20-11:00

报告平台:腾讯会议 ID567 684 538

  :张顺平 副教授

工作单位:武汉大学

举办单位:机械工程学院

报告简介

光学纳腔可把光场局域在很小的空间内。两个金属纳米颗粒形成的纳米间隙是最典型的纳腔,具有极大的光场强度与光学局域态密度增强效果,可实现光与物质的强相互作用。在这个报告中,我将简要介绍传统光学微腔与表面等离激元纳腔在增强光-物质相互作用方面的异同,并重点介绍如何发展单颗粒增强光谱定量测量技术,对纳腔中量子极限的电磁场增强的倍数、飞秒超快衰减速率进行测定,即回答纳米光学为何可以实现人们常说的“更强、更快、更灵敏”的问题。

报告人简介

张顺平,武汉大学物理科学与技术学院副教授。2008年本科毕业于中山大学物理科学与工程技术学院,20131月在中国科学院物理研究所获得博士学位。2013-2015期间在武汉大学物理学院从事重点博士后,2015年起任副研究员/副教授。他与合作者揭示了衬底诱导对称性破缺产生等离激元Fano共振,是实现高灵敏折射率传感的普适机理(该工作高水平被引用500余次),发现纳腔等离激元的超灵敏传感特性并实现亚皮米分辨率的厚度传感;首次发现手性表面等离极化激元,实现手性拉曼信号的定向分发;实现室温下纳腔等离激元与二维激子的强相互作用,实现纳腔中量子极限电磁场增强倍数、飞秒超快寿命的定量测量。以第一/通讯作者发表Phys. Rev. Lett. 2篇、Nat. Commun. 1篇、Light: 高水平. & Appl. 1篇、Nano Lett. 9篇、ACS Nano 3篇等,高水平被引2900余次。

 

学术报告信息(五)

报告题目:表面等离子体共振激发的催化选择性及其机理研究

报告时间20201114日(星期六)11:00-11:40

报告平台:腾讯会议 ID567 684 538

  :方萍萍 副教授

工作单位:中山大学

举办单位:机械工程学院

报告简介

Plasmon-assisted chemical transformation holds great potential for solar energy conversion. However, simultaneous enhancement of reactivity and selectivity is still challenging and the mechanism remains mysterious. Herein, we elucidate the localized surface plasmon resonance (LSPR)-induced principles underlying the enhanced activity (70%) and selectivity of photoelectrocatalytic redox of nitrobenzene (NB) on Au nanoparticles. Hot carriers selectively accelerate the conversion rate from NB to phenylhydroxylamine (PHA) by14% but suppress the transformation rate from PHA to nitrosobenzene (NSB) by13%. By adding an electron accepter, the as-observed suppression ratio is substantially enlarged up to 43%. Our experiments, supported by in situ surface-enhanced Raman spectroscopy and density functional theory simulations, reveal such particular hot-carrier- induced selectivity is conjointly contributed by the accelerated hot electron transfer and the corresponding residual hot holes. In the CO2 reduction system, the ethanol faraday efficiency was enhanced from 14% to 55% for CO2 electroreduction at -0.95 V by vulcanizing Ag-Au-Ag HJNRs to Au-Ag/Ag2S HJNRs at the atomic lever. In situ EC-SERS and Density functional theory (DFT) calculations prove that the Au-Ag/Ag2S HJNRs provide great facility to couple the C-C atoms to form ethanol compared to the Ag-Au-Ag HJNRs. DFT reveals that such sulfur modified Ag-Au-Ag HJNRs can make the energy difference of the generation of *COCOH during coupling CO-CO along with combing a proton for Au-Ag/Ag2S HJNRs lower than that of Ag-Au-Ag HJNRs, implying a more feasible pathway to produce CH3CH2OH after introducing sulfur from the view of overall potential determining step.

报告人简介

20116月分别获得厦门大学和法国巴黎第六大学(索邦大学)博士学位,师从田中群院士和Christian Amatore院士;20117月至20136月在瑞士洛桑联邦理工学院化学系Hubert Girault研究组从事博士后研究。20137月加入中山大学,主要致力于选择性光电催化、纳米能源催化材料的构筑与合成、表面增强拉曼光谱等领域的研究。系列研究成果以第一作者或者通讯作者发表在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. 高水平., Acs. Nano, Trac-Trends Anal. Chem.等国际一流期刊。发表国际学术论文40余篇,高水平他引超过2000多次,2017年入选广东省“青年珠江学者”。

 

学术报告信息(六)

报告题目:单光子辐射的空间模式和时间波包形状调控

报告时间20201114日(星期六)11:40-12:20

报告平台:腾讯会议 ID567 684 538

  :陈学文 教授

工作单位:华中科技大学

举办单位:机械工程学院

报告简介

单光子是众多新兴量子技术的核心载体。近年来高收集效率、可控性好的固态单光子源在国内外已有不少报道,然而,仅仅有高收集效率还是不够,需要将单光子高效率地发射到特定的光场空间模式中,其中最有用的模式就是高斯基模。我们将讨论采用新颖的光学天线结构高效率地导引单光子辐射到高斯基模。量子系统辐射出来的单光子,不管空间辐射模式如何,在时域上都是指数衰减的波包,不满足时间反演对称,这一特性严重限制了单光子作为信息载体的节点间的量子态传输。我们创新性地提出基于级联耦合微腔和量子辐射体形成混合结点的方案,通过调节耦合强度参数,在静态条件下形成时间反演对称的单光子波包。

报告人简介

陈学文,华中科技大学物理学院教授。2008年博士毕业于浙江大学,之后分别在瑞士苏黎世联邦理工做博士后、德国马普光学所做研究科学家、美国斯坦福大学Ginzton实验室访问学者。2014年入选国家高层次人才计划,入职华中科技大学物理学院,创建量子纳米光子学实验室。主要从事纳米光学和固态单量子系统调控方面的工作,研究融合微纳光学、量子光学、集成光学、表面等离子体激元学和纳米操纵的概念和技术。近年来在超亮单光子源、量子相干相互作用、高效率近场光学探针等方面取得系列成果,以第一作者或通信作者身份发表期刊论文(包括Nat. Photonics, PRL, Nano Lett., ACS Photonics 等)近40, 受邀做国际会议大会邀请报告20多次。

 

学术报告信息(七)

报告题目:金属和分子耦合体系中的等离激元光子学

报告时间20201114日(星期六)14:00-14:40

报告平台:腾讯会议 ID567 684 538

  :李晓光 教授

工作单位:深圳大学高等研究院

举办单位:机械工程学院

报告简介

等离激元描述金属中传导电子的集体振动,这种振动将在金属附近形成极强的电磁场。同时,等离激元的的激发还敏感地依赖于金属结构的尺寸,形状和介电环境。这一系列特性赋予了等离激元在包括表面增强光谱学,生物和化学传感,纳米光刻,太阳能电池等领域中巨大的应用潜力,逐步形成了等离激元光子学这一新兴的研究方向。我们将回顾等离激元研究中的计算方法,同时介绍近年来,我们在金属等离激元和分子/量子点激子的耦合体系中的一系列研究结果,包括耦合系统吸收谱的非对称性以及耦合系统发光中的上转换现象等。此外,我们将介绍最近对暗激子态与等离激元相互作用体系的研究。

报告人简介

李晓光,凝聚态物理学博士,深圳大学高等研究院研究员。2004年在中国科学技术大学近代物理系获得学士学位,同年前往美国田纳西大学攻读博士学位,并长期在美国橡树岭国家实验室参与研究工作,主要的研究课题为纳米器件的电输运和光学性质。2011年获得物理学博士学位,并先后任职于复旦大学和中国科学院深圳先进技术研究院。2016年加入深圳大学高等研究院任职研究员。目前主要从事纳米光学的研究,专注于金属微纳结构,金属和分子以及半导体量子点耦合体系的光学响应研究。在 Nature PhotonicsPhysical Review LettersNano LettersAdvanced Optical Materials 等国际著名期刊上发表高水平论文40余篇,获批专利2项。

 

学术报告信息(八)

报告题目:金属等离激元阴极荧光显微研究

报告时间20201114日(星期六)14:40-15:20

报告平台:腾讯会议 ID567 684 538

  :方哲宇 教授

工作单位:北京大学

举办单位:机械工程学院

报告简介

Circularly polarized light is crucial for the modern physics research. Highly integrated nanophotonic device further requires the control of circularly polarized light at subnanoscale. Here, we report the tuning of chiral cathodoluminescence (CL) on single Au nanostructure under electron stimulation. The detected CL helicity is found ultrasensitive with the electron impinging position on the structure, and a helicity switch is achieved within a 1.86 nm electron-beam movement, which is applied to construct ternary notation sequence. The proposed configuration provides a delicate platform for the CL helicity control, which opens a way for the future chiral applications at subnanoscale like information coding and quantum communication.

报告人简介

方哲宇,北京大学物理学院研究员,全国优博,基金委优青年,国家“万人计划”青年拔尖人才,教育部自然科学二等奖(第1完成人)。主要研究微纳光子学超高分辨表征、新型光场调控和应用,以及金属等离激元纳米器件集成;发表PRLChem. Rev., Nano Lett., Adv. MaterNat. Comm., 高水平. Advances系列等高水平学术期刊上发表论文120余篇,高水平引用10000余次,h因子43。主持科技部重点研发计划纳米科技专项、基金委国家重大科研仪器研制项目。

 

学术报告信息(九)

报告题目:等离子共振金属纳米粒子光催化的光致吸附

报告时间20201114日(星期六)15:20-16:00

报告平台:腾讯会议 ID567 684 538

  Huaiyong Zhu  教授

工作单位:昆士兰科技大学

举办单位:机械工程学院

报告简介

Plasmonic catalysis is now a flourishing new field of catalysis. It is generally believed that the plasmonic catalysis systems typically exploit energetic light-generated charges (so-called hot electrons and holes) to directly elicit chemical transformations. The mechanism is similar to that for photocatalysis over semiconductors.

Nevertheless, the visible light absorption due to the excitation of localized surface plasmon resonance also generates intense electromagnetic fields in close proximity to the plasmonic metal nanoparticles (NPs). The steep electromagnetic field gradient generates a force. For example, the force can selectively draw polarizable aniline molecules on the catalyst altering the aniline/alkyne ratio at the surface of Au2Co alloy NPs, switching product selectivity of hydroamination. The reaction yields imine (cross-coupling product of aniline and alkyne) under visible light irradiation, but 1,4-diphenylbutadiyne in the dark.

报告人简介

朱怀勇博士,1994毕业于比利时安特卫普大学,曾任职于日本广岛大学,昆士兰大学,  悉尼大学,2005至今任昆士兰科技大学教授。研究领域为吸附与光催化。 研究成果包括:2008年报告金纳米颗粒可见光催化剂, 开创金属纳米颗粒光催化的研究领域。最近与合作者发现了等离子体共振催化中的光致吸附的作用。用智能吸附剂成功除去水中放射性离子的研究。 金属氧化物纳米纤维作为过滤层的陶瓷超滤膜的研究。在国际期刊发表文章205, 其中在美国化学会志、德国应用化学、先进材料发表17篇,被引用17200多次,H-index 71

 

学术报告信息(十)

报告题目:表面等离激元-激子协同催化反应

报告时间20201114日(星期六)16:00-16:40

报告平台:腾讯会议 ID567 684 538

  :孙萌涛 教授

工作单位:北京科技大学

举办单位:机械工程学院

报告简介

我们从3方面揭示表面等离激元-激子耦合的协同催化反应物理机制,及精确测量协同 催化反应。第一,通过贵金属纳米结构和二维材料杂化,实现表面等离激元-激子的强耦合。利用瞬态吸收光谱,探测表面等离激元-激子的强耦合的寿命和相互作用物理机制,揭示表面等离激元和激子,声子相互作用时间,揭示表面等离激元-激子协同催化反应提供时间尺度。第二,用球差校正高分辨透射电子显微镜电镜, 观察贵金属和二维材料杂化的界面的晶格变化情况,揭示表面等离激元-激子的强耦合的物理机制。第三,在前两步最优的贵金属和二维材料杂化材料体系的前提下,精确 测量表面等离激元-激子驱动的协同催化反应动力学过程和最优的催化反应。

报告人简介

孙萌涛,北京科技大学教授,2003年博士毕业于中国科学院大连化学物理研究所,师从沙国河院士。2004-2006, 瑞典隆德大学,化学物理系博士后,合作导师瑞典皇家科学院院士Tonu Pullerits2006-2016年,中国科学院物理研究所,纳米物理与器件实验室,副研究员。目前,主要从事基于表面等离激元增强的分子拉曼光谱的实验和理论研究,研发高真空针尖增强拉曼光谱仪,实现了目标分子拉曼光谱的超灵敏检测,并揭示表面等离激元增强拉曼光谱的物理和化学机制。实现表面等离激元催化分子反应,并且理论解释表面等离激元催化反应的机制。在Light: 高水平ence & Applications, Advanced 高水平ence, Small, Advanced Optical Materials,等期刊,以通讯作者(或第一作者)发表 高水平 论文超过 210 (其 中 ESI 高引论文11 )。论文被引用 8700 多次,H-index 50。应邀在国际重要期刊撰写本领域的综述21次。应邀撰写第一作者英文专著 7 本。获辽宁省科学技术(自然科学)二等奖,三等奖。

 

学术报告信息(十一)

报告题目:电化学表面增强拉曼光谱及SPR光电化学反应

报告时间20201114日(星期六)16:40-17:20

报告平台:腾讯会议 ID567 684 538

  :吴德印 教授

工作单位:厦门大学

举办单位:机械工程学院

报告简介

表面增强拉曼散射效应是分子、光与等离激元纳米结构作用的一种独特的光物理现象。自从该现象发现以来,已经基于这种效应发展出不同的光谱学方法,并且这些光谱学方法具有高的检测灵敏度,广泛用于化学、物理、生物、材料以及与日常生活相关的食品、安检、环保等领域。表面增强拉曼光谱可以从金、银、铜及过渡金属电极上检测吸附分子的拉曼光谱,为电极电解质界面提供分子在金属电极表面吸附、化学成键和化学反应信息。同时,当激光辐射到纳米结构电化学表面,纳米电极表面结构将远场光转化为近场光,将光能汇聚于表面局域区域,形成表面等离激元热点。当分子吸附在这些热点区域,不仅吸附分子的拉曼信号显著增强,而且由于产生热载流子,即热电子和热空穴,它们具有强的化学活性,驱动化学反应。以对巯基苯胺和8-溴腺嘌呤作为模型体系,我们对该类分子的SPR增强化学反应进行了系统的研究。

报告人简介

吴德印,厦门大学化学化工学院化学系教授,博士生导师。1998年获四川大学化学系物理化学专业博士学位。之后在厦门大学化学化工学院博士后,并于2003年留校工作。长期从事电化学界面表面增强拉曼光谱和量子化学计算研究,探索金属电极界面分子吸附结构、化学反应与分子光谱的关系。首次将密度泛函理论计算与界面吸附分子的拉曼光谱强度关联,提出了界面化学成键和电荷转移对光谱强度的影响。首次提出了对巯基苯胺分子在纳米结构界面发生表面催化偶联反应,并对其机理进行了系统的研究,该体系已成为表面增强拉曼光谱和等离激元增强化学反应的模型体系。目前致力于表面等离激元光电化学研究,探索如何在纳米结构电极界面实现并提高物质和能量的转化效率。发表研究论文190余篇,4部书的章节,H-index=45, 他引9900余次。主持2项国家基金委重点项目, 2项国家科技部项目。

 

学术报告信息(十二)

报告题目:表面等离激元共振强阻尼应用探讨

报告时间20201114日(星期六)17:20-18:00

报告平台:腾讯会议 ID567 684 538

  :方应翠 教授

工作单位:合肥工业大学机械工程学院

举办单位:机械工程学院

报告简介

介绍金属纳米颗粒表面等离激元共振阻尼现象,设计工艺,构建表面等离激元共振阻尼体系,研究表面等离激元共振阻尼提高光催化效率,提高介质/金属/介质多层膜电极光电性能的规律,促进等离激元共振强阻尼的应用。

报告人简介

方应翠,合肥工业大学机械工程学院教授,从事真空镀膜方法制备纳米颗粒及纳米薄膜,研究其光致特性、光电特性。近年来致力于金属纳米颗粒表面等离激元共振阻尼效应的应用研究。以第一作者或通讯作者发表高水平论文20余篇,获国家授权发明专利6项,主编《真空镀膜原理与技术》教材一本。

 


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