貴金屬納米結(jié)構(gòu)的局域表面等離激元共振能夠有效增大與外界光場的相互作用,故在微納光子學(xué)領(lǐng)域中展現(xiàn)出豐富的應(yīng)用前景。例如相對于手性分子,手性貴金屬納米結(jié)構(gòu)的圓二色性強(qiáng)度可以獲得幾個(gè)數(shù)量級(jí)的提高,同時(shí)響應(yīng)波段能夠擴(kuò)展到可見-近紅外波段,故可用以設(shè)計(jì)超薄波片、高靈敏度傳感等納光子器件,其中如何提高圓二色性響應(yīng)強(qiáng)度是實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用的關(guān)鍵。由于輻射損耗的存在,局域表面等離激元共振通常品質(zhì)因子較低,不利于提高貴金屬納米結(jié)構(gòu)的手性響應(yīng)。當(dāng)納米顆粒構(gòu)成周期陣列結(jié)構(gòu),通過調(diào)整陣列周期和納米顆粒的局域表面等離激元共振,可以實(shí)現(xiàn)局域共振與瑞利異常之間的耦合,從而產(chǎn)生具有很大品質(zhì)因子的表面晶格共振,能夠有效抑制體系輻射,增強(qiáng)與外界光場的相互作用�；诒砻婢Ц窆舱竦纳鲜鎏匦�,本文提出在手性貴金屬納米結(jié)構(gòu)陣列中,通過對陣列周期的調(diào)整實(shí)現(xiàn)表面晶格共振的激發(fā),從而提高其圓二色性響應(yīng)強(qiáng)度。論文設(shè)計(jì)并研究了兩類手性陣列結(jié)構(gòu),即劈裂納米環(huán)二聚體陣列和納米盤四聚體陣列,數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明當(dāng)引入表面晶格共振,的確可以有效增強(qiáng)圓二色性響應(yīng)強(qiáng)度:(1)在劈裂納米環(huán)二聚體構(gòu)成的手性陣列結(jié)構(gòu)中,采用左旋圓偏振光或右旋圓偏振光,可以選擇性激發(fā)由局域表面等離激元共振與瑞利異常衍射耦合形成的表面晶格模式,與沒有衍射耦合的結(jié)構(gòu)相比,該模式可以增大對兩種圓偏振光的吸收差異,進(jìn)而增強(qiáng)陣列的固有圓二色性響應(yīng)。其中僅考慮局域共振情況下,其透射率差值僅為0.12;當(dāng)存在表面晶格共振時(shí),其透射率差值可以提高到約0.7。(2)在手性排列納米盤四聚體陣列結(jié)構(gòu)中,也可利用表面晶格共振增強(qiáng)其圓二色性。同時(shí)研究表明局域表面等離激元共振與瑞利異常衍射耦合形成的表面晶格模式不需要折射率匹配條件,可以通過控制覆蓋物或基底的折射率來調(diào)節(jié)其圓二色性響應(yīng),故在不改變納米結(jié)構(gòu)的情況下,有望實(shí)現(xiàn)對圓二色性的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。此外為了更好的理解表面晶格共振增強(qiáng)圓二色性機(jī)制,我們采用改進(jìn)的Born-Kuhn模型用以分析其手性響應(yīng)特征。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 手性的研究背景及意義
    1.2 手性的研究現(xiàn)狀
    1.3 本論文的主要研究內(nèi)容及章節(jié)介紹
第二章 手性超材料
    2.1 手性超材料的性質(zhì)
    2.2 表面晶格共振
    2.3 時(shí)域有限差分法
    2.4 本章小結(jié)
第三章 納米環(huán)二聚體陣列表面晶格模式增強(qiáng)圓二色性響應(yīng)
    3.1 劈裂納米環(huán)二聚體的圓二色性響應(yīng)
    3.2 表面晶格共振增強(qiáng)圓二色性響應(yīng)
    3.3 優(yōu)化增強(qiáng)圓二色性響應(yīng)條件
    3.4 本章小結(jié)
第四章 手性四聚體陣列增強(qiáng)及動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)圓二色性響應(yīng)
    4.1 手性四聚體陣列增強(qiáng)圓二色性響應(yīng)
    4.2 動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)圓二色性響應(yīng)
    4.3 Born-Kuhn模型
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
碩士階段科研成果

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