發(fā)布時(shí)間：2020-10-25 22:10

　　 局域表面等離子體共振(LSPR)實(shí)質(zhì)是光與物質(zhì)的相互作用,表面電子受到光場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)作集體震蕩運(yùn)動(dòng),有著特殊的性質(zhì),隨著納米合成制造技術(shù)的發(fā)展,對(duì)于局域表面等離子體共振的研究與應(yīng)用日益增多。局域表面等離子體-激子耦合是一種十分特殊的物理現(xiàn)象,當(dāng)局域表面等離子體與激子發(fā)生很強(qiáng)的相互作用時(shí),會(huì)發(fā)生耦合形成一種新的狀態(tài),光學(xué)性質(zhì)十分奇特,同時(shí)包含了局域表面等離子體與激子的特點(diǎn),耦合體系的能級(jí)會(huì)發(fā)生分裂,類似于拉比分裂,具有潛在的應(yīng)用前景和巨大的研究的價(jià)值。本文首先使用推廣的米氏散射理論模擬仿真了Ag與Au殼層的LSPR特性,發(fā)現(xiàn)相比于實(shí)心金屬納米球的LSPR,在相同尺寸的前提下其有著更長(zhǎng)的波長(zhǎng)與更窄的半高全寬,并且其LSPR波長(zhǎng)更易通過(guò)顆粒的大小來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié),這些特性使金屬殼層結(jié)構(gòu)十分有利于實(shí)現(xiàn)局域表面等離子體-激子的耦合。隨后使用推廣的米氏散射理論計(jì)算了TDBC@Ag核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒的光學(xué)截面與耦合后的性質(zhì),發(fā)現(xiàn)其光學(xué)截面出現(xiàn)了明顯的雙峰分裂,并且隨著LSPR能量的變化,分裂雙峰呈現(xiàn)出反交錯(cuò)曲線,并通過(guò)嚴(yán)格計(jì)算證明其達(dá)到了強(qiáng)耦合區(qū)域。同時(shí)使用虛擬的激子材料與Au殼層的LSPR實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)耦合。這些仿真結(jié)果說(shuō)明了金屬殼層激子核心這樣的核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒是可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)耦合的。本文在金屬殼層激子核心納米顆粒強(qiáng)耦合的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種新型比率型傳感器,利用強(qiáng)耦合后分裂雙峰峰值之比隨局域折射率的變化,來(lái)定量地探測(cè)局域環(huán)境的改變,相比于傳統(tǒng)的LSPR傳感器,這種新型傳感器具有很高的靈敏性與抗干擾能力,并且探測(cè)裝置較為簡(jiǎn)單。最后在實(shí)驗(yàn)上初步研究了基于Ag棱形納米顆粒核心TDBC殼層的強(qiáng)耦合,以及其對(duì)探測(cè)物質(zhì)的響應(yīng),盡管沒(méi)有得到文中理論仿真的結(jié)果,但是發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)耦合對(duì)于環(huán)境變化十分靈敏,說(shuō)明利用強(qiáng)耦合來(lái)探測(cè)局域環(huán)境的變化是可行的。
【學(xué)位單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O53
【部分圖文】：

1. 緒論但實(shí)際情況并非如此，金屬表面的電子會(huì)與原子核發(fā)生相互作用，并不能視作理想的自由電子氣體，所以在杜德模型中需要加入修正項(xiàng) ，所以杜德模型變?yōu)閇1]： ( ) = ( )我們以 Au 與 Ag 的介電常量為例，來(lái)使用杜德模型進(jìn)行擬合，實(shí)際的 Au、Ag介電常量來(lái)分別自于 Yakubovsky 等的論文[87]和 McPeak 等的論文[88]�；贛atlab 編寫了擬合程序，修正的杜德模型式(1-9)為目標(biāo)函數(shù)，實(shí)際的 Au、Ag 介電常量與修正的杜德模型擬合結(jié)果如圖 1-2 所示，可知金的介電常數(shù)的 為9.141eV， 為 0.1278eV， 為 8.279；銀的介電常量的 為 9.419eV， 為 0.0537eV， 為 4.819�？梢�(jiàn)杜德模型與 Au、Ag 實(shí)際的介電常量符合的非常好，因此在許多研究中都會(huì)使用修正杜德模型來(lái)擬合金屬的介電常數(shù)。

圖 1-3Au、Ag 材料的色散曲線。[89]修正杜德模型，在更長(zhǎng)的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，洛倫茲振子模型能常量[1]： ( ) = 數(shù)，與金屬材料的內(nèi)稟性質(zhì)有關(guān)； 是洛倫茲振子的振動(dòng)的線寬。這里需要指出的是這一模型還能應(yīng)用于描述激子染料分子和有機(jī)半導(dǎo)體材料。之，麥克斯韋方程組是經(jīng)典描述表面等離子體共振，以及礎(chǔ)。在經(jīng)典理論框架下，材料的介電常量是材料表面等離因?yàn)檫@一參數(shù)的實(shí)質(zhì)是表現(xiàn)了物質(zhì)微觀層面與電磁波相互

1. 緒論真方法并不需要將介電常量描述成解析函數(shù)的形式，只需要使用到介電常量的數(shù)值，因此有時(shí)我們可以使用數(shù)值方法來(lái)描述介電常量，例如平滑擬合和插值方法1.2.2. 局域表面等離子體共振與米氏散射理論由于納米顆粒的大小一般小于入射光波的波長(zhǎng)，因此無(wú)法支持傳播的表面等離子體共振，但是顆粒表面的電子可以被光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)做集體振蕩，形成 LSPR，如圖 1-4所示。LSPR在光譜上的標(biāo)識(shí)是在光學(xué)截面的某個(gè)波長(zhǎng)附近出現(xiàn)一個(gè)峰值這一波長(zhǎng)就是 LSPR 波長(zhǎng)，是由于光場(chǎng)的能量被集中到了顆粒周圍而導(dǎo)致的，即近場(chǎng)增強(qiáng)效果。這一共振波長(zhǎng)取決于兩個(gè)因素：納米顆粒自身的性質(zhì)與顆粒周圍的環(huán)境。對(duì)于球狀的納米顆粒來(lái)說(shuō)，米氏散射理論可以很好地描述其 LSPR 的光學(xué)特性。
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3 趙華君;程正富;石東平;張東;;局域表面等離子體研究進(jìn)展[J];重慶文理學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年02期

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6 陳聰;王沛;苑光輝;王小蕾;閔長(zhǎng)俊;鄧燕;魯擁華;明海;;基于表面等離子體效應(yīng)的光開(kāi)關(guān)研究現(xiàn)狀和進(jìn)展[J];物理;2008年11期

7 蔡浩原;;高分辨率表面等離子體顯微鏡綜述[J];中國(guó)光學(xué);2014年05期

8 張兵心;陳淑芬;付雷;鄒正峰;孟彥彬;;基于表面等離子體激發(fā)的光學(xué)操控技術(shù)[J];中國(guó)激光;2012年06期

9 顧本源;;表面等離子體亞波長(zhǎng)光學(xué)原理和新穎效應(yīng)[J];物理;2007年04期

10 從恒斌;利用表面等離子體的激光共振增強(qiáng)傳感器的敏感特性[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;1996年02期

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本文編號(hào)：2856030