TY - JOUR A1 - Jagadale, Tushar C. A1 - Murali, Dhanya S. A1 - Chu, Shi-Wei T1 - Nonlinear absorption and scattering of a single plasmonic nanostructure characterized by x-scan technique JF - Beilstein Journal of Nanotechnology PY - 2019/// VL - 10 SP - 2182 EP - 2191 SN - 2190-4286 DO - 10.3762/bjnano.10.211 PB - Beilstein-Institut JA - Beilstein J. Nanotechnol. UR - https://doi.org/10.3762/bjnano.10.211 KW - absorption cross section KW - laser scanning microscopy KW - nanoplasmonics KW - nonlinear absorption KW - nonlinear scattering KW - single gold nanostructures N2 - Nonlinear nanoplasmonics is a largely unexplored research area that paves the way for many exciting applications, such as nanolasers, nanoantennas, and nanomodulators. In the field of nonlinear nanoplasmonics, it is highly desirable to characterize the nonlinearity of the optical absorption and scattering of single nanostructures. Currently, the common method to quantify optical nonlinearity is the z-scan technique, which yields real and imaginary parts of the permittivity by moving a thin sample with a laser beam. However, z-scan typically works with thin films, and thus acquires nonlinear responses from ensembles of nanostructures, not from single ones. In this work, we present an x-scan technique that is based on a confocal laser scanning microscope equipped with forward and backward detectors. The two-channel detection offers the simultaneous quantification for the nonlinear behavior of scattering, absorption and total attenuation by a single nanostructure. At low excitation intensities, both scattering and absorption responses are linear, thus confirming the linearity of the detection system. At high excitation intensities, we found that the nonlinear response can be derived directly from the point spread function of the x-scan images. Exceptionally large nonlinearities of both scattering and absorption are unraveled simultaneously for the first time. The present study not only provides a novel method for characterizing nonlinearity of a single nanostructure, but also reports surprisingly large plasmonic nonlinearities. ER - TY - JOUR AU - Deka, G. AU - Sun, C.-K. AU - Fujita, K. AU - Chu, S.-W. JF - Nanophotonics PY - 2017/// VL - 6 IS - 1 SP - 31 EP - 49 DO - 10.1515/nanoph-2015-0149 ER - TY - JOUR AU - Kauranen, M. AU - Zayats, A. V. JF - Nat. Photonics PY - 2012/// VL - 6 SP - 737 EP - 748 DO - 10.1038/nphoton.2012.244 ER - TY - JOUR AU - Schuller, J. A. AU - Barnard, E. S. AU - Cai, W. AU - Jun, Y. C. AU - White, J. S. AU - Brongersma, M. L. JF - Nat. Mater. PY - 2010/// VL - 9 SP - 193 EP - 204 DO - 10.1038/nmat2630 ER - TY - JOUR AU - Willets, K. A. AU - Wilson, A. J. AU - Sundaresan, V. AU - Joshi, P. B. JF - Chem. Rev. 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