本文選題：表面等離激元 + 局域表面等離激元　； 參考：《重慶大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：納米金屬結(jié)構(gòu)在有入射光照射的情況下,其表面存在自由電子集體振蕩的模式,這種表面模式被稱之為表面等離激元(Surface Plasmonic Polaritons,SPPs)。由于它能將電磁場束縛在亞波長范圍內(nèi),所以其金屬結(jié)構(gòu)表面會有很強的電磁增強。在納米金屬顆粒上,由于其局域表面等離激元,會存在非常強的電磁場能量。這種電磁場能量常被廣泛運用于表面增強拉曼散射、光催化、太陽能電池、光致發(fā)光、傳感器等。然而電磁場能量的分布與其對應(yīng)的金屬大小,形狀及入射光的波長緊密相關(guān),這就促使我們?nèi)パ芯扛鞣N各樣結(jié)構(gòu)的金屬。在熟悉、掌握模擬計算軟件的過程中,我們研究了各種結(jié)構(gòu)的納米金屬的表面等離激元及它的運用,月牙形狀、顆粒-膜結(jié)構(gòu)、納米顆粒-線/膜結(jié)構(gòu)。在這些不同結(jié)構(gòu)的納米金屬中,它們展現(xiàn)了不同的現(xiàn)象,都有了各自的不同應(yīng)用發(fā)展。在實驗室中,科研者用化學(xué)合成方法合成納米金屬顆粒已成為主流的今天,研究異質(zhì)二聚體-膜結(jié)構(gòu)具有現(xiàn)實指導(dǎo)意義。在許多高校中,實驗者利用化學(xué)合成的方法制備的二聚體通常均勻性不夠,導(dǎo)致很多研究者在探測二聚體相應(yīng)信號時,實際上所探測到的信號為異質(zhì)二聚體的信號。在當(dāng)下,各種金屬、非金屬顆粒-膜結(jié)構(gòu)成為等離激元方面研究的主流之一,而對異質(zhì)二聚體-膜結(jié)構(gòu)的研究較少,對實際實驗室中二聚體的不均勻性導(dǎo)致形成的異質(zhì)二聚體及對二聚體所造成的影響研究更為少見。本文在研究了月牙形狀、顆粒-膜結(jié)構(gòu)、納米顆粒-線/膜結(jié)構(gòu)的表面等離激元及它們的運用后,就實驗室這種實驗制備的普遍行對異質(zhì)二聚體-膜結(jié)構(gòu)進行研究,討論這種異質(zhì)二聚體-膜結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的能量重新分布及此結(jié)構(gòu)對二聚體-膜結(jié)構(gòu)所探測的信號所帶來的影響。最開始,此論文從用有限元方法(Finite element method,FEM)模擬得到的異質(zhì)二聚體-膜結(jié)構(gòu)具有能量聚集效應(yīng)開始,發(fā)現(xiàn)在2Ag-Au這種異質(zhì)二聚體-膜模型中,小Ag納米顆粒把能量聚集在Ag顆粒與Au膜之間細(xì)縫的能力比大Ag納米顆粒的要更強,甚至前者能力能達(dá)到后者能力的五倍多。而后,此文章又指出更多的模擬結(jié)果表明在異質(zhì)二聚體-膜的2Ag-Au模型中表現(xiàn)的能量聚集能力與激發(fā)光的波長和兩個Ag納米顆粒的比例有很強的依賴關(guān)系。接著研究了激發(fā)光的波長對2Ag-Au模型展現(xiàn)出來的能量聚集能力的影響。隨后討論了在2Ag-Au模型中,兩個Ag納米顆粒的比例對模型的聚集能量能力的影響。后來,本文章提出在Ag納米顆粒、Ag納米線-Au膜的模型中也存在相似的聚集能力,并指出從這種模型中測出的表面增強拉曼散射SERS光譜為我們模擬計算得到的理論預(yù)期提供了實驗論證。討論了所測SERS光譜的信號實際更多會來自小Ag納米顆粒。而在現(xiàn)實實驗測量中,許多研究者都忽視了此種情況帶來的影響。本文研究的結(jié)果使我們對納米顆粒-膜體系的表面等離激元性質(zhì)理解更多,并對等離激元相關(guān)領(lǐng)域有現(xiàn)實應(yīng)用價值。
[Abstract]:There is a mode of free electron collective oscillation on the surface of the nanostructure with incident light, which is called the surface plasmon (Surface Plasmonic Polaritons, SPPs). Because it can bind the electromagnetic field to the subwavelength range, the surface of the metal structure will have a strong electromagnetic enhancement. There is a very strong electromagnetic field energy on the mica metal particles, because of its local surface and other excitations. This electromagnetic field is often used widely in surface enhanced Raman scattering, photocatalysis, solar cells, photoluminescence, sensors and so on. However, the distribution of electromagnetic field energy is closely related to the size, shape and wavelength of the incident light. Closely related, this prompted us to study all kinds of metal structures. In the process of familiarity and mastery of analog computing software, we studied the surface plasmon and its application of various structures of nanometers, the shape of the crescent, the particle film structure, the nanoparticle line / membrane structure. In these different structures, they spread in the nanoscale metal. In the laboratory, researchers use chemical synthesis method to synthesize nano metal particles in the laboratory. In the laboratory, the study of heterogeneous two polymer membrane structure has practical guiding significance. In many universities, the experimenters use the method of chemical synthesis to make the two polymer usually homogeneity. Not enough, many researchers in the detection of the corresponding signal of the two polymer, in fact, the detected signal is the signal of heterogeneous two polymer. In the present, all kinds of metal, non metal particle membrane structure become one of the mainstream of the study of the plasmons, but the study of heterogeneous two polymer membrane structure is less, and the two polymer in the actual laboratory is not. The study of the shape of the crescent tooth, the particle film structure, the surface plasmons of the nanoparticle line / membrane structure and their application are studied in this paper, and the study of the heterogeneous two polymer membrane structure is discussed in the laboratory. The energy redistribution caused by this heterostructure two polymer membrane structure and the effect of this structure on the signals detected by the two polymer membrane structure. First, the heterogeneous two polymer membrane structure obtained by the finite element method (Finite element method, FEM) has the beginning of the energy accumulation effect, and it is found in the 2Ag-Au heterostructure two. In the polymer film model, the ability of small Ag nanoparticles to gather energy between Ag particles and Au films is stronger than that of large Ag nanoparticles. Even the former ability can reach five times the capacity of the latter. The wavelength of stimulated luminescence has a strong dependence on the proportion of the two Ag nanoparticles. Then the influence of the wavelength of the excited luminescence on the energy aggregation ability of the 2Ag-Au model is investigated. Then, the influence of the proportion of the two Ag nanoparticles on the aggregation energy of the model in the 2Ag-Au model is discussed. Later, this article proposed in Ag Na Rice particles, Ag nanowires -Au films also have similar aggregation ability, and point out that the surface enhanced Raman scattering SERS spectra obtained from this model provide an experimental demonstration of the theoretical expectation obtained by our simulation. It is discussed that the signal of the SERS spectrum measured is more likely to come from the small Ag nanoparticles. In this case, many researchers ignore the effect of this situation. The results of this study make us more understanding of the properties of the surface plasmon polaritons in the nanoparticle membrane system, and have practical application value in the field of peer-to-peer ionization.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O53;TB383.1

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本文編號：1934897