二维(2D)过渡金属二北元化(TMD)是原子上薄的半导体,在整个可见光谱中具有有希望的光学应用。然而,它们本质上弱的光吸收和低光质量量子产率(PLQY)限制了它们的性能和潜在用途,尤其是在紫外线(UV)波长光范围内。衍生自2D材料(2D/QD)的量子点(QD)提供有效的光吸收和发射,可以调节能量的光波长。在这项研究中,我们通过与2D/QD的杂交(尤其是Ni-Tride MXENE MXENE MXENE MXENE MXENE MXENE QD(TI 2 N MQD)和nitride nitride QD)(GCD)(GCD)(GCD)(GCNQ)(GCNQ)(gcnqd),通过杂交与2D/QD杂交在UV范围内大大增强了单层(1L)二硫键(WS 2)的光子吸收和PLQ。With the hybridization of MQD or GCNQD, 1L- WS 2 showed a maximum PL enhancement by 15 times with 300 nm wavelength excitation, while no noticeable enhance- ment was observed when the excitation photon energy was less than the bandgap of the QD, indicating that UV absorp- tion by the QD played a crucial role in enhancing the light emission of 1L-WS 2 in our 0D/2D混合系统。我们的发现提出了一种方便的方法,用于增强1L-WS 2的光响应到紫外线,并为使用1L-TMD收集紫外线能量提供令人兴奋的可能性。
补充信息I.模拟耗竭光谱的程序。使用DFT计算单个光子横截面。图1所示的模拟耗竭光谱假设第一个光子的吸收是在IR-MPD过程中确定的速率。将计算出的光子吸收横截面与宽度为20 cm -1的高斯曲折,并根据以下方式转化为耗尽光谱,根据:σ(ν),计算出的单光子横截面在光子频率ν,p fel,p fel(ν)频率ν的自由电子激光器的输出功率。引入常数C以获得实验的最佳一致性。II。 在Turbomole封装中实现的BP86/TZVPP水平计算的计算的Ni N H 2 +簇结构和能量的结构和(相对)能量。 过渡状态和鞍点由TS和SP表示。 报道的能量包括零点振动能(ZPVE)。 字母“ u”表示未配对电子的数量。 坐标以原子单位给出。 物种结构能量(H)(含ZPVE)II。在Turbomole封装中实现的BP86/TZVPP水平计算的计算的Ni N H 2 +簇结构和能量的结构和(相对)能量。过渡状态和鞍点由TS和SP表示。报道的能量包括零点振动能(ZPVE)。字母“ u”表示未配对电子的数量。坐标以原子单位给出。物种结构能量(H)(含ZPVE)
摘要 本研究介绍了专门设计用于放大二次谐波产生 (SHG) 信号的先进等离子体纳米粒子的开发。这种创新方法的核心在于金和银纳米粒子与 DNA 的战略整合,这种协同作用经过精心设计,可充分利用 DNA 卓越的非线性光学特性以及金和银的等离子体共振。与传统的等离子体材料(如石墨烯、硅和金属本身)不同,我们的设计不仅利用 DNA 作为结构元素,还利用 DNA 作为 SHG 的动态增强剂,因为它在纳米尺度上具有无与伦比的光子吸收和相互作用能力。通过先进的基于 DNA 的建模和模拟,我们引入了一种新颖的纳米粒子架构,该架构经过优化,可超越当前的 SHG 效率基准,而无需结合气体传感功能。这一突破不仅标志着非线性光学领域的重大飞跃,而且为生物分子成分在增强等离子体现象中的应用开辟了新途径。关键词:等离子体、纳米粒子、DNA、二次谐波产生、SHG、非线性光学简介在非线性光学领域中,二次谐波产生 (SHG) 的探索呈现出丰富的科学研究和技术创新前景。作为非线性光学过程的基础,SHG 能够将两个相同频率的光子合并为一个频率加倍的光子,从而有效地使光频率加倍,从而引起了人们的兴趣。SHG 的这种独特属性对广泛的应用领域具有关键意义,从增强激光源能力到革命性的成像技术。它有可能在显微镜中提供卓越的分辨率,促进对复杂分子结构的研究,并推动突破性光子器件的创造,这凸显了它在科学界引起的巨大关注[1-5]。
在金属中,可以通过可见的波长光激发荷载体,以形成振荡和费米水平附近的内映射,对应于电子的等离子体振荡。一旦激发,由于金属的有限程度,将等离子局部在界面上局部,形成局部的表面等离子体共振(LSPRS),或者沿延伸的界面作为表面等离子体plason Polaritons(spps)沿延伸界面。[1,2]等离子体的领域旨在精确地在纳米级的磁光,并具有有希望的应用,包括亚波伦长波导,[3,4]纳米antenennas,[5]超镜头,[6]亚波长度成像,[7] Nano-civillely,[7] Nano-civillery,[8,8,9]和生物体。[10]控制这种激发需要考虑使用的材料和所形成的几何形状。寻找可能充当等离子应用可行候选的新金属或掺杂的半导管仍然是一个重大问题。[11]在费米水平附近填充的状态贡献了能够对等离子体振荡进行的电子,而在费米水平以上的空状态则被内标转换填充。频带间的转变并不有助于等离子体的振荡,而通过光子吸收激发它们是一种损失机制。因此,完美的等离子金属将在费米水平附近的电子能够在材料中传播,并具有低标记损耗且无带间跃迁的材料。高电导率是一个有益的特征,因为它表明电子在材料中传播时,即由于诱导电子的电子 - 电子散射而导致的低损失。[1]但是,这不是一个足够的标准,因为弱电子 - 电子散射并不排除光线间过渡吸收的光的可能性,而不是令人兴奋的沿金属 - 介电界面传播电子模式。[12]
玻璃中飞秒(FS)激光诱导的修饰的种类铺平了通过激光脉冲能的非线性吸收引发的多种结构变化的道路。光眼镜中这些修饰的性质根据激光写参数而变化,并且在文献中将其分为三种主要类型[1]。I型修饰可以观察到较低能量处的折射率的平滑和均匀变化。早期研究表明,FS激光器在硅玻璃中诱导3D折射率分析的潜力,这是创建波导的基础步骤[2]。II型修饰是通过折射率的各向异性变化来区分的。在特定的脉冲持续时间,频率和能量条件下,出现了强烈的双折射,它起源于垂直于激光极化的定期层状纳米结构[3]。在较高的激光强度下,发生了III型修饰,这是由于局部微探索而形成的纳米/微粒子具有致密壳的形成。是II型修饰,与纳米的形成有关。fs激光诱导的纳米射流在几个技术域中发现了广泛的应用。它们在创建长期光学数据存储设备[4,5],热光传感器[6,7]和微流体[8,9]中起着核心作用。重要的是,它们还用于制造各种光学元件,包括波导,光层转化器[10,11]和其他双重元素[12]。尽管其应用的范围很广,但对玻璃中纳米形成背后的机制的全面理解仍有待实现。这是至关重要的,因为它会影响他们的制造,因此在各种技术环境中优化了它们的使用。纳米形成过程的中心是多光子电离的现象,其中光子吸收促进了从入射光到实心玻璃结构的能量转移[13]。由于激光强度超过特定的阈值,它会导致血浆的产生,其特征是高密度自由电子云[14]。入射激光与不均匀性的散射光之间的干扰
纳米光电综合电路已经发挥了巨大的技术增长,目前构成了许多技术领域的驱动力,包括现代光学通信系统。基于商业CMOS兼容和技术成熟的硅在隔离器(SOI)平台,这是一个高度有效的,大型的,大型的,超级压缩和低损耗的光学组合,包括波格指南,谐振器,谐振器和谐振器,包括波动,谐振器和电动机。[1,2]最近,当代富含硅的二氮在绝缘子(SRNOI)平台(与SOI互补的)平台(SRNOI)平台也引起了极大的关注。[3 - 5] SRNOI平台结合了SI的高折射率和宽阔的罪带,可实现微型化和强烈的光线结合,而无需单次吸收损失和两光子吸收诱导的损失,以及SI I近Indimrared(NIR)中SI的无效效果。当前,缺乏可靠且有效的SOI兼容片上的集成光源[6]构成了实现高融合密度密度硅基纳米光子电路的瓶颈。此外,通过利用可腔内饱和吸收剂来控制激光动力学,以将连续波(CW)纳米光激光转化为脉冲源而无需进行外部调节的脉冲源,而最近仅在光电晶体洞中进行一次尝试,但仅尝试进行一次尝试。[8]但是,带来了[7] Conventional passive pulsed laser sour- ces exploiting Q-switched and mode-locked mechanisms are rather bulky and typically based on either free-space Fabry- Pérot or fi ber-loop cavities, with the gain provided by solid-state and rare-earth-doped fi ber lasers, respectively, while the satura- ble absorption (SA) effect is delivered by semiconductor satura- BLE吸收镜(SESAMS)。[8-10]尽管由于纳米腔腔的短往返,纳米级模式锁定机理的剥削似乎是概率的,但Q解换原理似乎很有希望,因为它本质上受到紧凑型腔结构的固有青睐。
通过替换h = 6.626 x 10 -34 js,c = 3 x10 8 ms -2和λmax= 0.7 x 10 -6 m e g(min)= 2.84 x 10 -19 j(or)1.8 eV的结果表明,所有可见光都被那些具有频带隙能量的半径差异少于1.8 ev所吸收的。因此,这些半导体是不透明的。在外部半导体中,受体和供体杂质的存在会产生新的能级受体水平(E A)(P型半导体)和供体水平(E D)(N型半导体),如图所示。这些杂质水平位于材料的带隙内。特定波长的光辐射可能是由于带间隙内的电子杂质水平或到这些杂质水平的结果所吸收的。4.6。电荷注入和辐射重组电子和孔可以以多种方式注入传导和价带中。光入射在材料上和光子的吸收上会产生电子孔对。我们还在P-N二极管中使用外部电池偏置也注入电子和孔。电子和孔将彼此重新组合,而导带中的电子将返回到价带。可以在两个过程中进行此重组过程。它们是(i)辐射过程和(ii)非辐射过程。在辐射过程中,E-H对重组和光子发出。这是光子吸收过程的倒数。电子孔对也可以重组而不会发光。相反,它们可能会发出(i)热量或(ii)光子或(iii)长波长光子与光子一起发出。这样的过程是非辐射过程。当电子和孔被泵入半导体中时,它们通过自发发射过程重组。此过程不需要光子来进行光子发射过程。自发重组率对于电子和光电设备都非常重要。载体注射的类型(i)少数载体注射,如果N >> P和样品大量掺杂的N型重组率与孔密度成正比。因此,重组率与少数载体密度成正比(孔中的孔)(ii)强注射
Comparative study on capped SiO 2 and TiO 2 to improve efficiency in plasmonic solar cell through modified synthesis approach P. Sarkar a,* , S. Panda b , B. Maji a , A. K. Mukhopadhyay c a Department of ECE, National Institute of Technology, Durgapur-713209, India b Department of ECE, Dr. Sudhir Chandra Sur Institute of Technology & Sports Complex,印度加尔各答-700074,C Margadarshak(导师),AICTE,新德里-110070,印度这项研究研究了等离激元改善对薄膜A-Si-Si-Si-Si-Si-Si-Si-Si-Si-Si-Si-Si-Si-Si-Sio2纳米颗粒的光子吸收性特性的等离子增强对光子吸收特性的有效性。它还在暴露于阳光的情况下检查了其J-V特性。修饰的Stober方法用于辐照测试,以SIO2 1st剂量不同剂量的反射率较低:0.485mg/ml,SIO2 2nd剂量:0.693mg/ml和Tio2 1st 1st剂量:0.525 mg/ml,Tio2 2nd dose:0.525 ml,Tio2 2nd dose:0.748 ml g/ml g/ml g/ml g/ml g/ml g/ml ml。基于二氧化硅的太阳能电池显示出2.45%的效率提高,而基于二氧化钛的太阳能电池与未涂层样品相比提高了0.657%的效率。(2023年9月26日收到; 2024年1月3日接受)关键字:等离子体,二氧化硅,钛,太阳能电池1。引言工业革命改变了能源生产,运输和消费,但它会造成环境破坏和诸如化石燃料之类的自然来源的耗尽。过渡到清洁能源(例如核和可再生能源)可以减少碳排放,但是由于放射性废物的半衰期长,安全存储既有挑战性。绿色能源趋势正在增加。太阳能是一种有希望的可再生能源,具有最小的环境影响和高效率。太阳能光伏行业在2022年达到了295 GW创纪录的交付能力,将全球安装的PV总容量增加到1,198以上TW [1]。研发集中于提高光转换效率并降低成本以满足全球能源需求。当前的全球光伏太阳能电池市场为90%的晶体硅,10%由多晶半导体的薄膜组成[2,3]。薄膜光伏电池由于其材料的低含量,柔韧性,易于整合和适合大规模生产的能力而作为替代品生长[4,5]。薄膜氢化的A-SI太阳能电池的制造成本较低,简单过程和与各种底物的兼容性,但缺乏效率。
纠缠的光结合相互作用的研究一直在增强动量,因为它们在生物成像和感测中的潜在应用。纠缠的光子被预测为线性化非线性光学过程,并向相互作用横截面提供增强的数量级。研究了和表征纠缠增强的生物成像技术的有效性,设计和表征了基于周期性粘液性锂量含锂(PPLT)的连续波(CW),芯片,片上的宽带,宽带纠缠源。This light source achieved fem- tosecond entangled correlation times comparable to classical ultrafast lasers with an unprecedented power of ∼ 100 nW in near-infrared (NIR), which is a crucial first step toward fully integrated, thin-film lithium niobate (TFLN)-based, visible to NIR entangled photon sources.然后将此光源用于随后的光谱/显微镜实验,以系统地研究具有纠缠的显微镜技术的可行性,例如纠缠的两光子吸收(ETPA)显微镜和纠缠的荧光生命测量值。开发了一种新的方法,可以使用静态分辨的米歇尔森干涉仪来测量ETPA的荧光,该方法擅长消除由于单光子的吸收和散射而导致的错误信号。制作了从戊胺6G(R6G)中检测虚拟状态介导的ETPA的仔细实验尝试,并从吲哚羟胺绿(ICG)中提高了ETPA,并发现了ETPA信号,并且发现ETPA信号低于仪器检测极限,并且经常被诸如散射和局部吸收器等单光子效应掩盖。相反,将实验上限放在研究分子的ETPA横截面上,重点是继续改善光源和仪器检测极限。片上悬而未决的荧光寿命成像显微镜(纠缠 - FLIM)也已被确定为新的未来发展焦点。通过原理证明实验证明了该技术的可行性,该实验揭示了各种溶剂中ICG的荧光寿命。使用CW激光器产生的纠缠光子,寿命测量方案达到了50 ps的时间分辨率,最小可测量的寿命为365 ps,可用于区分相应波长范围内的大多数生物学相关的荧光团。该实验是迈向可扩展,高吞吐量,波长 - 多工和芯片上的FLIM或终身测量结果的关键第一步,可用于无标签的健康监测技术。
用于深度渗透脑成像,尽管X射线计算机断层扫描和磁共振成像已被广泛使用,但由于空间分辨率相对较低,它们存在一些局限性。8,9出色的可靠性和生物相容性使聚集诱导的发射(AIE)点可用于荧光生物医学成像的出色候选物。10然而,激发或发射光的光子吸收和散射影响其穿透深度。由于吸收和散射的减少,基于第二个近红外(NIR-II)区域用于多光子荧光成像的AIE非常有希望地观察大深度大脑结构。空间取向是最重要的容器特征之一;它是诊断疾病,定位伤害和评估组织发育的指标。它也是定义纤维结构对齐的基础。11,12个先前的方法通常获得图像或感兴趣区域的平均方向,例如依赖傅立叶变换13、14或霍夫变换的技术。15 Bancelin等。16提出了一种形态的开放操作方法来实现视觉空间取向,但仅适用于相似的纤维直径。Quinn和Georgakoudi提出了一种加权定向矢量求和算法,该算法能够以2D图像的17和Liu等人获取像素方向。将此方法进一步扩展到3D表单。在这里,我们构建了一个用于大脑容器的大量成像和定向的自适应分析的系统。18的2D/3D加权矢量求和算法假定纤维结构的形态特征是相同的,并且在2D/3D图像中使用了所有光纤的固定窗口大小,最佳窗口尺寸为光纤直径的2至4倍。17,18因此,当应用于具有不同纤维厚度的复杂系统(例如脑桥梁)时,这些方法可能会降解定向确定的准确性。专门设计的AIE纳米颗粒(NP)用于获得大深度3D脑血管图像信息。最近,我们开发了一种纤维样结构内自动化的,素的厚度,并将其应用于脑血管疾病的分析。19基于厚度信息,在本研究中,我们提出了一种窗口优化(WO)方法,该方法能够显着提高2D和3D病例的空间或3D的确定精度。作为厚度确定和加权方向矢量求和算法的融合,WO方法根据纤维厚度信息可以自适应地以像素为基础优化计算参数。我们通过模拟的2D和3D光纤图像评估了该方法的表现。最后,我们通过建立从AIE辅助的体内三光子荧光(3PF)成像中获得的小鼠脑脑脑脑脑座管的大深度3D图像的方向结构来证明该系统的应用。