第33卷第2期2023年6月Vol.33No.2Jun.2023湖南工程学院学报（自然科学版）JournalofHunanInstituteofEngineering（NaturalScienceEdition）表面等离激元纳米球中量子和非局域效应对自发辐射动力学的影响陈静，陈炫任，胡奇宏，王小云（吉首大学，物理与机电工程学院，吉首416000）摘要：基于局域响应近似模型（LRA）、非局域流体动力学模型（HDM）、广义的非局域光响应模型（GNOR）和量子流体动力学理论（QHT），利用格林函数预解算子方法，研究钠金属球附近原子的自发辐射动力学特性.对于自发辐射增强谱，在LRA、非局域HDM和GNOR中，量子压力导致峰位蓝移，峰值急剧降小，而在QHT中，电子溢出导致峰位红移，峰值急剧增大.系统研究不同跃迁频率和偶极矩对自发辐射动力学的影响，当原子的跃迁频率与QHT下自发辐射增强谱的峰值相等时，不同模型下呈现出指数衰减和Rabi振荡的特征；而当原子跃迁频率远小于共振频率时，对较小的跃迁偶极矩，动力学均呈现出指数衰减.为获得表面等离激元-原子束缚态，QHT模型下的临界偶极矩最小，而HDM和GNOR模型所需的临界偶极矩最大.关键词：自发辐射动力学；预解算子方法；量子流体动力学理论；非局域表面等离激元中图分类号：O437文献标识码：A文章编号：1671-119X（2023）02-0050-06收稿日期：2022-05-06基金项目：国家自然科学基金资助项目（11964010、11564013、11464014）；湖南省自然科学基金资助项目（2020JJ4495）；湖南省教育改革研究重点项目（2020JGZD063）；湖南省教育厅重点项目（21A0333）；吉首大学研究生科研创新项目（Jdy20038）.作者简介：陈静（1997-），女，硕士，研究方向：光与物质的相互作用.通信作者：王小云（1974-），女，教授，硕士生导师，研究方向：量子光学.0引言金属纳米结构中的表面等离激元能将电磁场束缚在纳米尺度，在增强光与物质相互作用以及设计亚波长集成光学器件等方面具有重要的作用，譬如自发辐射动力学［1］、增强太阳能转换［2］、光催化［3］、生物医学［4］、表面等离激元波导［5］、增强拉曼散射［6］等.其中，自发辐射动力学是量子光学最核心的研究内容，在量子计算和量子态操控领域具有广泛的应用［7-8］.理论上，通常采用基于局域响应近似的Drude模型描述自由电子对电磁场的响应.当金属纳米结构的尺寸减小到纳米尺度时，金属中自由电子的非局域和量子溢出等效应凸显，经典的Drude模型可能失效［9-10］，可借助流体动力学理论来描述.该理论中，用电荷密度和电流密度...
