Quantum Metamaterials: A Theoretical and Computational Approach Towards Seamlessly Integrated Hybrid Classical/Quantum Nano-structures

Projektinformationen

QUANTUMMETALINK

ID Finanzhilfevereinbarung: 648328

DOI

10.3030/648328

Projekt abgeschlossen

EK-Unterschriftsdatum 13 Mai 2015

Startdatum 1 Juni 2015

Enddatum 31 Januar 2021

Finanziert unter

• EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC)

Gesamtkosten

€ 1 779 240,00

EU-Beitrag

€ 1 779 240,00

Koordiniert durch

UNIVERSITY COLLEGE LONDON
United Kingdom

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Veröffentlichungen

Peer reviewed articles (37)

Comparison Between the Linear and Nonlinear Homogenization of Graphene and Silicon Metasurfaces

Autoren: Qun Ren, Jian Wei You, Nicolae-Coriolan Panoiu
Veröffentlicht in: IEEE Access, Ausgabe 8, 2020, Seite(n) 175753-175764, ISSN 2169-3536
Herausgeber: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.
DOI: 10.1109/access.2020.3026313

Four-wave mixing of topological edge plasmons in graphene metasurfaces

Autoren: Jian Wei You, Zhihao Lan, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Science Advances, Ausgabe 6/13, 2020, Seite(n) eaaz3910, ISSN 2375-2548
Herausgeber: AAAS
DOI: 10.1126/sciadv.aaz3910

Computational analysis of dispersive and nonlinear 2D materials by using a GS-FDTD method

Autoren: Jian Wei You, Edward Threlfall, Dominic F. G. Gallagher, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Journal of the Optical Society of America B, Ausgabe 35/11, 2018, Seite(n) 2754, ISSN 0740-3224
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/josab.35.002754

$T$-matrix method for calculation of second-harmonic generation in clusters of spherical particles

Autoren: Ivan Sekulic; Jian Wei You; Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, Ausgabe 7, 2021, ISSN 0022-4073
Herausgeber: Pergamon Press Ltd.
DOI: 10.1016/j.jqsrt.2021.107643

Nonlinear one-way edge-mode interactions for frequency mixing in topological photonic crystals

Autoren: Zhihao Lan, Jian Wei You, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Physical Review B, Ausgabe 101/15, 2020, ISSN 2469-9950
Herausgeber: APS
DOI: 10.1103/physrevb.101.155422

Large enhancement of the effective second-order nonlinearity in graphene metasurfaces

Autoren: Qun Ren, J. W. You, N. C. Panoiu
Veröffentlicht in: Physical Review B, Ausgabe 99/20, 2019, ISSN 2469-9950
Herausgeber: APS
DOI: 10.1103/physrevb.99.205404

Tunable and dual-broadband giant enhancement of second-harmonic and third-harmonic generation in an optimized graphene-insulator-graphene metasurface

Autoren: Jian Wei You, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Physical Review B, Ausgabe 102/12, 2020, ISSN 2469-9950
Herausgeber: APS
DOI: 10.1103/physrevb.102.121403

Topological valley plasmon transport in bilayer graphene metasurfaces for sensing applications

Autoren: Yupei Wang, Jian Wei You, Zhihao Lan, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Optics Letters, Ausgabe 45/11, 2020, Seite(n) 3151, ISSN 0146-9592
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/ol.393302

Generation and Focusing of Orbital Angular Momentum Based on Polarized Reflectarray at Microwave Frequency

Autoren: Fengxia Li, Haiyan Chen, Yang Zhou, Jianwei You, Nicolae C. Panoiu, Peiheng Zhou, Longjiang Deng
Veröffentlicht in: IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Ausgabe 69/3, 2021, Seite(n) 1829-1837, ISSN 0018-9480
Herausgeber: Institute of Electrical and Electronics Engineers
DOI: 10.1109/tmtt.2020.3040449

Giant enhancement of the effective Raman susceptibility in metasurfaces made of silicon photonic crystal nanocavities

Autoren: Qun Ren, Jian Wei You, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Optics Express, Ausgabe 26/23, 2018, Seite(n) 30383, ISSN 1094-4087
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/oe.26.030383

Mixing of spin and orbital angular momenta via second-harmonic generation in plasmonic and dielectric chiral nanostructures

Autoren: Xiaoyan Y. Z. Xiong, Ahmed Al-Jarro, Li Jun Jiang, Nicolae C. Panoiu, Wei E. I. Sha
Veröffentlicht in: Physical Review B, Ausgabe 95/16, 2017, ISSN 2469-9950
Herausgeber: American Physical Society
DOI: 10.1103/PhysRevB.95.165432

Quantum mechanical analysis of nonlinear optical response of interacting graphene nanoflakes

Autoren: Hanying Deng, David Zs. Manrique, Xianfeng Chen, Nicolae C. Panoiu, Fangwei Ye
Veröffentlicht in: APL Photonics, Ausgabe 3/1, 2018, Seite(n) 016102, ISSN 2378-0967
Herausgeber: American Institute of Physics
DOI: 10.1063/1.5009600

Surface modes in plasmonic Bragg fibers with negative average permittivity

Autoren: Hanying Deng, Yihang Chen, Nicolae C. Panoiu, Boris A. Malomed, Fangwei Ye
Veröffentlicht in: Optics Express, Ausgabe 26/3, 2018, Seite(n) 2559, ISSN 1094-4087
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/OE.26.002559

Polarization control using passive and active crossed graphene gratings

Autoren: Jian Wei You, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Optics Express, Ausgabe 26/2, 2018, Seite(n) 1882, ISSN 1094-4087
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/OE.26.001882

Double-resonant enhancement of third-harmonic generation in graphene nanostructures

Autoren: Jian Wei You, Jie You, Martin Weismann, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, Ausgabe 375/2090, 2017, Seite(n) 20160313, ISSN 1364-503X
Herausgeber: Royal Society of London
DOI: 10.1098/rsta.2016.0313

Quantum Plasmon Engineering with Interacting Graphene Nanoflakes

Autoren: David Zs. Manrique, Jian Wei You, Hanying Deng, Fangwei Ye, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: The Journal of Physical Chemistry C, Ausgabe 121/49, 2017, Seite(n) 27597-27602, ISSN 1932-7447
Herausgeber: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b09358

Exploiting high-order phase-shift keying modulation and direct-detection in silicon photonic systems

Autoren: Jie You, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Optics Express, Ausgabe 25/8, 2017, Seite(n) 8611, ISSN 1094-4087
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/OE.25.008611

Circular Dichroism in Higher-Order Diffraction Beams from Chiral Quasiplanar Nanostructures

Autoren: Christian Kuppe, Calum Williams, Jie You, Joel T. Collins, Sergey N. Gordeev, Timothy D. Wilkinson, Nicolae-Coriolan Panoiu, Ventsislav K. Valev
Veröffentlicht in: Advanced Optical Materials, Ausgabe 6/11, 2018, Seite(n) 1800098, ISSN 2195-1071
Herausgeber: Wiley
DOI: 10.1002/adom.201800098

A comparative analysis of surface and bulk contributions to second-harmonic generation in centrosymmetric nanoparticles

Autoren: Daniel Timbrell, Jian Wei You, Yuri S. Kivshar, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Scientific Reports, Ausgabe 8/1, 2018, ISSN 2045-2322
Herausgeber: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/s41598-018-21850-8

Nonlinear optics in plasmonic nanostructures

Autoren: N C Panoiu, W E I Sha, D Y Lei, G-C Li
Veröffentlicht in: Journal of Optics, Ausgabe 20/8, 2018, Seite(n) 083001, ISSN 2040-8978
Herausgeber: Institute of Physics Publishing
DOI: 10.1088/2040-8986/aac8ed

Topological surface plasmons in superlattices with changing sign of the average permittivity

Autoren: Hanying Deng, Xianfeng Chen, Nicolae C. Panoiu, Fangwei Ye
Veröffentlicht in: Optics Letters, Ausgabe 41/18, 2016, Seite(n) 4281, ISSN 0146-9592
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/OL.41.004281

Rigorous theoretical analysis of a surface-plasmon nanolaser with monolayer MoS_2 gain medium

Autoren: Xiang Meng, Richard R. Grote, Wencan Jin, Jerry I. Dadap, Nicolae C. Panoiu, Richard M. Osgood
Veröffentlicht in: Optics Letters, Ausgabe 41/11, 2016, Seite(n) 2636, ISSN 0146-9592
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/OL.41.002636

Theoretical and computational analysis of second- and third-harmonic generation in periodically patterned graphene and transition-metal dichalcogenide monolayers

Autoren: Martin Weismann, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Physical Review B, Ausgabe 94/3, 2016, ISSN 2469-9950
Herausgeber: Aamerican Physical Society
DOI: 10.1103/PhysRevB.94.035435

Resonant mixing of optical orbital and spin angular momentum by using chiral silicon nanosphere clusters

Autoren: Ahmed Al-Jarro, Claudiu G. Biris, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Optics Express, Ausgabe 24/7, 2016, Seite(n) 6945, ISSN 1094-4087
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/OE.24.006945

Theoretical Comparative Analysis of BER in Multi-Channel Systems With Strip and Photonic Crystal Silicon Waveguides

Autoren: Jie You, Spyros Lavdas, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Ausgabe 22/2, 2016, Seite(n) 63-72, ISSN 1077-260X
Herausgeber: Institute of Electrical and Electronics Engineers
DOI: 10.1109/JSTQE.2015.2475602

Theory of pulsed four-wave mixing in one-dimensional silicon photonic crystal slab waveguides

Autoren: Spyros Lavdas, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Physical Review B, Ausgabe 93/11, 2016, ISSN 2469-9950
Herausgeber: American Physical Society
DOI: 10.1103/PhysRevB.93.115435

Tunability and Robustness of Dirac Points of Photonic Nanostructures

Autoren: Hanying Deng, Xianfeng Chen, Boris A. Malomed, Nicolae C. Panoiu, Fangwei Ye
Veröffentlicht in: IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Ausgabe 22/5, 2016, Seite(n) 98-106, ISSN 1077-260X
Herausgeber: Institute of Electrical and Electronics Engineers
DOI: 10.1109/JSTQE.2016.2521711

Transverse Anderson localization of light near Dirac points of photonic nanostructures

Autoren: Hanying Deng, Xianfeng Chen, Boris A. Malomed, Nicolae C. Panoiu, Fangwei Ye
Veröffentlicht in: Scientific Reports, Ausgabe 5, 2015, Seite(n) 15585, ISSN 2045-2322
Herausgeber: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/srep15585

Giant Nonlinear Optical Activity of Achiral Origin in Planar Metasurfaces with Quadratic and Cubic Nonlinearities

Autoren: Shumei Chen, Franziska Zeuner, Martin Weismann, Bernhard Reineke, Guixin Li, Ventsislav Kolev Valev, Kok Wai Cheah, Nicolae Coriolan Panoiu, Thomas Zentgraf, Shuang Zhang
Veröffentlicht in: Advanced Materials, Ausgabe 28/15, 2016, Seite(n) 2992-2999, ISSN 0935-9648
Herausgeber: United Nations Industrial Developement Organization
DOI: 10.1002/adma.201505640

Accurate near-field calculation in the rigorous coupled-wave analysis method

Autoren: Martin Weismann, Dominic F G Gallagher, Nicolae C Panoiu
Veröffentlicht in: Journal of Optics, Ausgabe 17/12, 2015, Seite(n) 125612, ISSN 2040-8978
Herausgeber: Institute of Physics Publishing
DOI: 10.1088/2040-8978/17/12/125612

Enhanced Magnetic Second-Harmonic Generation from Resonant Metasurfaces

Autoren: Sergey Kruk, Martin Weismann, Anton Yu. Bykov, Evgeniy A. Mamonov, Irina A. Kolmychek, Tatiana Murzina, Nicolae C. Panoiu, Dragomir N. Neshev, Yuri S. Kivshar
Veröffentlicht in: ACS Photonics, Ausgabe 2/8, 2015, Seite(n) 1007-1012, ISSN 2330-4022
Herausgeber: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acsphotonics.5b00215

Nonlinear optical properties and applications of 2D materials: theoretical and experimental aspects

Autoren: J.W. You, S.R. Bongu, Q. Bao, N.C. Panoiu
Veröffentlicht in: Nanophotonics, Ausgabe 8/1, 2018, Seite(n) 63-97, ISSN 2192-8614
Herausgeber: De Gruyter
DOI: 10.1515/nanoph-2018-0106

Plasmon-induced nonlinearity enhancement and homogenization of graphene metasurfaces

Autoren: Jian Wei You, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Optics Letters, Ausgabe 44/12, 2019, Seite(n) 3030, ISSN 0146-9592
Herausgeber: Optical Society of America
DOI: 10.1364/ol.44.003030

Valley-Hall Topological Plasmons in a Graphene Nanohole Plasmonic Crystal Waveguide

Autoren: Jian Wei You, Zhihao Lan, Qiaoliang Bao, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Ausgabe 26/6, 2020, Seite(n) 1-8, ISSN 1077-260X
Herausgeber: Institute of Electrical and Electronics Engineers
DOI: 10.1109/jstqe.2020.2982991

Second-harmonic generation via double topological valley-Hall kink modes in all-dielectric photonic crystals

Autoren: Zhihao Lan, Jian Wei You, Qun Ren, Wei E. I. Sha, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Physical Review A, Ausgabe 103/4, 2021, ISSN 2469-9926
Herausgeber: APS
DOI: 10.1103/physreva.103.l041502

Analysis of the Interaction Between Classical and Quantum Plasmons via FDTD–TDDFT Method

Autoren: Jian Wei You, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: IEEE Journal on Multiscale and Multiphysics Computational Techniques, Ausgabe 4, 2019, Seite(n) 111-118, ISSN 2379-8815
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/jmmct.2019.2906585

Reprogrammable plasmonic topological insulators with ultrafast control

Autoren: Jian Wei You; Qian Ma; Zhihao Lan; Qiang Xiao; Nicolae C. Panoiu; Tie Jun Cui
Veröffentlicht in: Nature Communications, Ausgabe 17, 2021, ISSN 2041-1723
Herausgeber: Nature Publishing Group
DOI: 10.21203/rs.3.rs-98409/v1

Conference proceedings (13)

Tunable enhancement of second-harmonic generation in dual graphene optical gratings

Autoren: Jian Wei You, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: 2017 11th International Congress on Engineered Materials Platforms for Novel Wave Phenomena (Metamaterials), 2017, Seite(n) 382-384, ISBN 978-1-5386-3768-5
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/metamaterials.2017.8107820

Bridging Classical and Quantum Plasmons via an FDTD-TDDFT Hybrid Model

Autoren: You, J. W.; Panoiu, N. C.
Veröffentlicht in: In: Zouhdi, S and Topa, A, (eds.) Proceedings of the 10th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics. (pp. pp. 1528-1529). META Conferences: Lisbon, Portugal. (2019), Ausgabe 1, 2019
Herausgeber: IEEE

A new scheme to enhance the third-harmonic generation in graphene

Autoren: Jian Wei You, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: 2017 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR), 2017, Seite(n) 1-2, ISBN 978-1-5090-6290-4
Herausgeber: OSA
DOI: 10.1109/cleopr.2017.8119063

Strongly Enhanced Second- and Third-harmonic Generation in Graphene Metasurfaces

Autoren: You, J. W.; Ren, Q.; Panoiu, N. C.
Veröffentlicht in: In: Proceedings of the 19th IEEE International Conference on Nanotechnology. IEEE: Macau, China. (2019) (In press)., Ausgabe 1, 2019
Herausgeber: IEEE

Topological valley plasmon transport in graphene bi-layer metasurfaces: applications to sensing nanodevices

Autoren: Yupei Wang, Jian Wei You, Zhihao Lan, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Metamaterials XII, 2020, Seite(n) 50, ISBN 9781510634619
Herausgeber: SPIE
DOI: 10.1117/12.2555724

Enhanced optical nonlinearities in 2D-3D heteromaterials

Autoren: Nicolae Coriolan Panoiu, Jian Wei You
Veröffentlicht in: Active Photonic Platforms IX, 2017, Seite(n) 36, ISBN 9781-510611481
Herausgeber: SPIE
DOI: 10.1117/12.2273123

Ab initio computational study of quantum plasmons in graphene nanoflakes

Autoren: David Zs. Manrique, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: 2016 IEEE Photonics Conference (IPC), 2016, Seite(n) 639-640, ISBN 978-1-5090-1906-9
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/IPCon.2016.7831264

Optical pulse engineering and processing using optical nonlinearities of nanostructured waveguides made of silicon

Autoren: Spyros Lavdas, Jie You, Richard M. Osgood, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Active Photonic Materials VII, 2015, Seite(n) 95461Z
Herausgeber: SPIE
DOI: 10.1117/12.2190170

Nonlinear plasmonic resonances in graphene nanostructures

Autoren: Jian Wei You, Martin Weismann, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: Active Photonic Materials VIII, 2016, Seite(n) 99200P
Herausgeber: SPIE
DOI: 10.1117/12.2237944

Computational study of second- and third-harmonic generation in periodically patterned 2D-3D heteromaterials

Autoren: Martin Weismann, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: 2016 IEEE 16th International Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO), 2016, Seite(n) 419-422, ISBN 978-1-5090-1493-4
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/NANO.2016.7751510

Enhanced Magnetic Second-Harmonic Generation from Resonant Metasurfaces

Autoren: Sergey S. Kruk, Martin Weismann, Anton Bykov, Evgeniy Mamonov, Irina Kolmychek, Tatiana Murzina, Nicolae Panoiu, Dragomir N. Neshev, Yuri S. Kivshar
Veröffentlicht in: CLEO: 2015, 2015, Seite(n) FM1C.4, ISBN 978-1-55752-968-8
Herausgeber: OSA
DOI: 10.1364/CLEO_QELS.2015.FM1C.4

Designer metal-nanoantennae/dye complexes for maximum fluorescence enhancement

Autoren: Xiang Meng, Hao Yang, Richard R. Grote, Jerry I. Dadap, Nicolae C. Panoiu, Richard M. Osgood
Veröffentlicht in: Plasmonics: Metallic Nanostructures and Their Optical Properties XIII, 2015, Seite(n) 95473B
Herausgeber: SPIE
DOI: 10.1117/12.2188382

Comparative Analysis of Classical and Quantum Plasmons in Graphene Nanostructures

Autoren: Jian Wei You, Nicolae C. Panoiu
Veröffentlicht in: 2018 IEEE Photonics Society Summer Topical Meeting Series (SUM), 2018, Seite(n) 141-142, ISBN 978-1-5386-5343-2
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/phosst.2018.8456743

Thesis and dissertations (6)

Computational Analysis and Fabrication of Metasurfaces for Applications in Linear and Nonlinear Optics

Autoren: Daniel Timbrell
Veröffentlicht in: 2019
Herausgeber: UCL

Computational explorations of enhanced nonlinearities and quantum optical effects in photonic nanostructures

Autoren: Qun Ren
Veröffentlicht in: 2019
Herausgeber: UCL

Calculation of bit error rates of optical signal transmission in nano-scale silicon photonic waveguides

Autoren: Jie You
Veröffentlicht in: 2017
Herausgeber: UCL

Optical pulse dynamics in sub-wavelength nano-patterned silicon photonic wires

Autoren: Spyros Lavdas
Veröffentlicht in: 2015
Herausgeber: UCL

Theoretical and computational insights into the nonlinear optics of nanostructured bulk and 2D materials

Autoren: Martin Weismann
Veröffentlicht in: 2016
Herausgeber: University College London

Experimental and numerical study of plasmonic-enhanced bulk and surface nonlinear optical effects

Autoren: Nuno Braz
Veröffentlicht in: 2016
Herausgeber: University College London