【摘要】：貴金屬納米顆粒具有獨(dú)特的光學(xué)特性,當(dāng)受到特定波段的光的激發(fā)時(shí)會(huì)引起自由電子集體振蕩,使其自身的吸收和散射顯著增強(qiáng),這一現(xiàn)象被稱為局域表面等離子共振效應(yīng)(LSPR)。影響LSPR效應(yīng)的主要因素有顆粒的形狀,大小,材料及顆粒周圍的介質(zhì)環(huán)境。當(dāng)顆粒周圍的介質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化時(shí),會(huì)使顆粒的共振頻率發(fā)生改變,基于這一原理,可對(duì)顆粒周圍的介質(zhì)環(huán)境進(jìn)行探測(cè)。本文對(duì)貴金屬納米顆粒的探測(cè)性能進(jìn)行了研究,主要工作如下:(1)利用吸收介質(zhì)中的Mie理論分析周圍介質(zhì)對(duì)顆粒探測(cè)性能的影響,并介紹顆粒在氣體探測(cè)方面的應(yīng)用。研究結(jié)果表明周圍介質(zhì)復(fù)折射率的實(shí)部和虛部均會(huì)影響顆粒的光譜,且顆粒的探測(cè)性能隨著周圍介質(zhì)復(fù)折射率虛部的增大而下降,當(dāng)虛部大于一定值后,無法再用顆粒進(jìn)行探測(cè)。此外還介紹了顆粒在氣體探測(cè)方面的應(yīng)用,分別介紹了利用納米顆粒直接進(jìn)行探測(cè)以及利用Ag-Pd核殼結(jié)構(gòu)對(duì)氫氣進(jìn)行探測(cè)。(2)利用FDTD軟件計(jì)算單個(gè)納米顆粒的散射光譜,并分析顆粒的形狀,大小,材料等因素對(duì)顆粒探測(cè)性能的影響。研究結(jié)果表明,顆粒在入射光入射方向上越短,或在入射光極化方向上越長,則它的探測(cè)性能越好;顆粒的尺寸越大,則它的折射率靈敏度S越高,FOM值越�。籄u,Ag,Cu三種材料中,Ag的探測(cè)性能最好,Cu的探測(cè)性能最差。(3)利用FDTD軟件計(jì)算納米陣列的吸收光譜,并分析顆粒間距對(duì)納米陣列探測(cè)性能的影響。研究結(jié)果表明,當(dāng)顆粒間距較大時(shí)納米陣列的折射率靈敏度S較大,隨著顆粒間距的減小納米陣列的折射率靈敏度S會(huì)先減小后增大,且納米陣列的FOM也有相似的變化趨勢(shì)。
【圖文】：

邐碩士學(xué)位論文逡逑圖２．１所示，計(jì)算中使用的光源是總場(chǎng)散射場(chǎng)光源（Ｔｏｔａｌ邋ｆｉｅｌｄ邋ｓｃａｔｔｅｒ邋ｆｉｅｌｄ，邋ＴＦＳＴ），逡逑在光源內(nèi)部是顆粒與入射光相互作用后的總場(chǎng)，在光源外部是散射場(chǎng)。在光源和逡逑顆粒之間加入一組監(jiān)視器（共六個(gè)），將顆粒包圍在一個(gè)棱柱空間內(nèi)，可以求得逡逑顆粒的吸收截面；在光源外加入一組監(jiān)視器，可以求得顆粒的散射截面。因?yàn)楣忮义显慈肷湫枰幸欢ǖ木嚯x，因此為保證計(jì)算的準(zhǔn)確性，監(jiān)視器不能處于光源的范逡逑圍內(nèi)。在計(jì)算區(qū)域的最外層是ＰＭＬ邊界層，ＰＭＬ邊界層會(huì)將光截?cái)�，�?dǎo)致有光逡逑被反射，進(jìn)而影響散射場(chǎng)，因此要求ＰＭＬ邊界層必須有較大的尺度。逡逑二ｒ逡逑圖２．１邋ＦＤＴＤ計(jì)算模型逡逑２．邋２．邋５邋ＦＤＴＤ準(zhǔn)確性驗(yàn)證逡逑ＦＤＴＤ的準(zhǔn)確性通過與Ｍｉｅ理論得到的精確解進(jìn)行對(duì)比來驗(yàn)證。使用的算例逡逑是半徑為２０ｍｎ的球形Ａｇ納米顆粒，周圍介質(zhì)為真空（折射率為１），光源為逡逑平面波。圖２．２是分別使用ＦＤＴＤ與Ｍｉｅ理論得到的球形Ａｇ納米顆粒在真空中逡逑的吸收因子和散射因子ｇａ＆ＦＤＴＤ計(jì)算結(jié)果的精確度和網(wǎng)格大小密切相關(guān)

邐碩士學(xué)位論文逡逑圖２．１所示，計(jì)算中使用的光源是總場(chǎng)散射場(chǎng)光源（Ｔｏｔａｌ邋ｆｉｅｌｄ邋ｓｃａｔｔｅｒ邋ｆｉｅｌｄ，邋ＴＦＳＴ），逡逑在光源內(nèi)部是顆粒與入射光相互作用后的總場(chǎng)，在光源外部是散射場(chǎng)。在光源和逡逑顆粒之間加入一組監(jiān)視器（共六個(gè)），將顆粒包圍在一個(gè)棱柱空間內(nèi)，可以求得逡逑顆粒的吸收截面；在光源外加入一組監(jiān)視器，可以求得顆粒的散射截面。因?yàn)楣忮义显慈肷湫枰幸欢ǖ木嚯x，因此為保證計(jì)算的準(zhǔn)確性，監(jiān)視器不能處于光源的范逡逑圍內(nèi)。在計(jì)算區(qū)域的最外層是ＰＭＬ邊界層，ＰＭＬ邊界層會(huì)將光截?cái)�，，�?dǎo)致有光逡逑被反射，進(jìn)而影響散射場(chǎng)，因此要求ＰＭＬ邊界層必須有較大的尺度。逡逑二ｒ逡逑圖２．１邋ＦＤＴＤ計(jì)算模型逡逑２．邋２．邋５邋ＦＤＴＤ準(zhǔn)確性驗(yàn)證逡逑ＦＤＴＤ的準(zhǔn)確性通過與Ｍｉｅ理論得到的精確解進(jìn)行對(duì)比來驗(yàn)證。使用的算例逡逑是半徑為２０ｍｎ的球形Ａｇ納米顆粒，周圍介質(zhì)為真空（折射率為１），光源為逡逑平面波。圖２．２是分別使用ＦＤＴＤ與Ｍｉｅ理論得到的球形Ａｇ納米顆粒在真空中逡逑的吸收因子和散射因子ｇａ＆ＦＤＴＤ計(jì)算結(jié)果的精確度和網(wǎng)格大小密切相關(guān)
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1;O53

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 宣天美;尹桂林;葛美英;林琳;何丹農(nóng);;納米ZnO氣敏傳感器研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2015年01期

2 張玉娟;張紅;段濤;崔旭東;;局域表面等離子體共振效應(yīng)氣體傳感器的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2013年15期

3 張正勇;徐定鈞;于震;孔德義;;熱催化氣體傳感器的特性分析及其設(shè)計(jì)原則[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2008年09期

4 張曉華;張認(rèn)成;龔雪;黃湘瑩;;火災(zāi)早期過程特征的紅外光譜探測(cè)和診斷[J];紅外與毫米波學(xué)報(bào);2006年05期

5 王躍思,劉廣仁,王迎紅,孫揚(yáng),薛敏;一臺(tái)氣相色譜儀同時(shí)測(cè)定陸地生態(tài)系統(tǒng)CO_2、CH_4和N_2O排放[J];環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備;2003年10期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 孟憲宇;高溫條件下煙氣成分對(duì)NO-焦炭反應(yīng)影響的實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2693633