發(fā)布時間：2017-09-19 16:14

  本文關(guān)鍵詞：基于貴金屬納米顆粒LSPR傳感器折射率敏感特性的研究

  更多相關(guān)文章： 局域表面等離子體共振(LSPR) 基于LSPR的傳感器 RI傳感特性 傳感系數(shù) Mie散射理論 離散偶極子近似 貴金屬納米顆粒 光譜

【摘要】：基于貴金屬納米顆粒的局域表面等離子體(Localized surface Plasmon resonance,LSPR)傳感技術(shù)是一種先進的且無需標記的傳感技術(shù),這主要歸功于貴金屬納米顆粒LSPR對其周圍和局域介質(zhì)環(huán)境折射率(Refractive index,RI)的超靈敏特性。LSPR的這種敏感特性與貴金屬納米顆粒的形狀、尺寸、組成成分等密切相關(guān)。將LSPR的這種折射率敏感特性有效的應(yīng)用于生物、醫(yī)藥和化學(xué)分子的探測一直是人們關(guān)注的焦點之一,而研究貴金屬納米顆粒LSPR的折射率敏感響應(yīng)是線性還是非線性關(guān)系,則是實際生活中人們解決技術(shù)問題的關(guān)鍵所在。為此,本文利用以Mie理論為基礎(chǔ)的MiePlot仿真軟件和離散偶極子近似(Discrete dipole approximation,DDA)模擬仿真軟件計算了在不同周圍RI情況下的納米顆粒球、盤、圓柱、立方柱、橢圓柱子、三角柱子、菱形柱子的消光、吸收、和散射光譜,讀出其對應(yīng)的偶極LSPR的峰值,研究并分析其共振峰波長與折射率的關(guān)系特性。本文的主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下:1)用MiePlot軟件模擬計算出不同半徑的Au/Ag/Cu納米球在不同RI條件下的光譜圖,發(fā)現(xiàn)其對應(yīng)的偶極LSPR峰值波長隨著RI出現(xiàn)明顯的非線性紅移現(xiàn)象,而相應(yīng)的傳感系數(shù)和RI則呈現(xiàn)線性關(guān)系,并基于瑞利近似下的偶極共振條件對這樣的非線性和線性關(guān)系進行了理論解釋,并討論了其偶極LSPR峰值波長對其局域環(huán)境介質(zhì)折射率的響應(yīng);2)用DDA仿真模擬軟件計算了高度保持12nm不變,半徑分別為8nm、10nm、15nm、20nm、25nm與30nm的Au/Ag納米盤的散射、吸收與消光光譜,發(fā)現(xiàn)納米盤的縱橫比對Au/Ag納米盤的折射率二次非線性敏感特性并沒有影響,并且探究了縱橫比對Au/Ag納米盤的共振峰值波長和傳感系數(shù)的二次非線性關(guān)系。相應(yīng)的物理機理用基于瑞利近似下的偶極共振條件進行了解釋。3)用DDA仿真模擬軟件計算了等高、等底面積的圓柱、橢圓柱、菱形柱、三角柱、與立方柱的Au/Ag納米顆粒的散射、吸收與消光光譜,研究了他們的共振峰波長對折射率的二次響應(yīng)關(guān)系,討論了其形狀因子相應(yīng)響應(yīng)的影響。上述研究內(nèi)容和所得研究結(jié)果表明,基于單個貴金屬納米顆粒的傳感器的RI傳感特性是二次的,與納米顆粒的形狀無關(guān)。相應(yīng)的研究有著重要的基礎(chǔ)物理意義,并能為未來基于相應(yīng)貴金屬納米結(jié)構(gòu)的LSPR傳感器件的設(shè)計起到數(shù)據(jù)指導(dǎo)作用。
【關(guān)鍵詞】：局域表面等離子體共振(LSPR) 基于LSPR的傳感器 RI傳感特性 傳感系數(shù) Mie散射理論 離散偶極子近似 貴金屬納米顆粒 光譜
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 注釋表11-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 局域表面等離子體共振（LSPR）13
• 1.3 基于貴金屬局域表面等離子體共振（LSPR）傳感器的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 基于芯片的LSPR傳感器14
• 1.3.2 基于光纖的LSPR傳感器14-15
• 1.3.3 基于溶液相的LSPR傳感器15
• 1.3.4 基于單個納米粒子的LSPR傳感器15-17
• 1.4 本文的研究內(nèi)容及章節(jié)安排17-19
• 第二章 局域表面等離子體共振光譜計算理論及其數(shù)值模擬方法19-27
• 2.1 引言19-21
• 2.1.1 球形納米顆粒的的Mie理論19-20
• 2.1.2 Gans理論20-21
• 2.2 局域表面等離子體共振光譜計算的數(shù)值模擬方法21-26
• 2.2.1 常用的數(shù)值模擬方法22-23
• 2.2.2 離散偶極子近似（DDA）23-24
• 2.2.3 貴金屬納米顆粒光學(xué)參數(shù)的設(shè)置24-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第三章 基于Au/Ag/Cu納米球LSPR的傳感器對其周圍介質(zhì)折射率的敏感特性27-38
• 3.1 引言27
• 3.2 Au/Ag/Cu納米球消光光譜的計算27
• 3.3 基于Au/Ag納米球LSPR共振波長峰位及其傳感系數(shù)對周圍介質(zhì)折射率的響應(yīng)27-33
• 3.4 基于Cu納米球的λ_(LSPR)和傳感系數(shù)對周圍介質(zhì)折射率的響應(yīng)33-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第四章 基于不同縱橫比的Au/Ag納米盤LSPR的傳感器對其周圍介質(zhì)折射率的敏感特性38-48
• 4.1 引言38
• 4.2 Au/Ag納米盤的光譜計算及其結(jié)果38-40
• 4.3 Au/Ag納米盤的λ_(LSPR)及傳感系數(shù)Δλ_(LSPR)/Δn_m對n_m的響應(yīng)40-46
• 4.4 本章小結(jié)46-48
• 第五章 基于不同形狀截面的納米貴金屬柱的LSPR的傳感器對其周圍折射率的敏感特性48-55
• 5.1 引言48
• 5.2 計算模型48
• 5.3 五種納米柱的光譜計算結(jié)果48-51
• 5.4 五種貴金屬納米柱λ_(LSPR)對n_m的響應(yīng)51-53
• 5.5 貴金屬納米柱傳感系數(shù)ΔλLSPR/Δn_m對n_m的響應(yīng)53-54
• 5.6 本章小結(jié)54-55
• 第六章 總結(jié)和展望55-57
• 6.1 總結(jié)55-56
• 6.2 展望56-57
• 參考文獻57-65
• 致謝65-66
• 在校期間的研究成果66

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 周偉;張維;王程;趙子春;王延濤;牛文成;岳釗;劉國華;;貴金屬納米顆粒LSPR現(xiàn)象研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2010年05期

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3 涂新斌,王思敬;圖像分析的顆粒形狀參數(shù)描述[J];巖土工程學(xué)報;2004年05期

4 楊志林,胡建強,李秀燕,周海光,田中群;銀納米棒光學(xué)性質(zhì)的離散偶極近似計算[J];化學(xué)物理學(xué)報;2004年03期

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本文編號：882624