表面等離激元的應(yīng)用研究在生物、化學(xué)、材料、醫(yī)學(xué)以及能源等領(lǐng)域一直扮演著重要的角色。其中,基于表面等離激元共振的傳感器的研究一直是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。傳感器應(yīng)用研究的重點(diǎn)在于如何提升傳感器的傳感性能,本論文通過(guò)研究局域表面等離激元共振和介質(zhì)波導(dǎo)模式的耦合以及超構(gòu)材料中由金屬襯底增強(qiáng)的磁偶極子共振效應(yīng),獲得了高靈敏度的生物傳感器,對(duì)基于表面等離激元共振的傳感器應(yīng)用研究具有重要意義。論文首先對(duì)表面等離激元的基礎(chǔ)理論進(jìn)行闡述,分別介紹了局域表面等離激元、表面等離極化激元以及表面等離激元學(xué)的一些應(yīng)用。其次,介紹了表面等離激元金屬納米結(jié)構(gòu)傳感器的原理和類(lèi)型,以及電磁計(jì)算模擬方法。最后,本論文創(chuàng)新性地提出了兩種基于表面等離激元共振的生物傳感芯片的設(shè)計(jì)方案。論文內(nèi)容主要包括以下兩個(gè)方面:1、提出通過(guò)將金屬納米顆粒陣列置于介質(zhì)波導(dǎo)層上可以實(shí)現(xiàn)具有高靈敏度的生物傳感器。我們研究表明,當(dāng)調(diào)節(jié)金屬納米顆粒陣列的周期使介質(zhì)波導(dǎo)層中傳播的波導(dǎo)模式的位置與金屬納米顆粒的局域表面等離激元共振位置重合時(shí),兩者將發(fā)生強(qiáng)烈的耦合從而在透射光譜中形成一個(gè)具有非對(duì)稱線型的Fano共振。在Fano共振位置處,該傳感器獲得很高的折射率... 

【文章來(lái)源】：南京郵電大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：52 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

金屬納米顆粒的局域表面等離激元示意圖

圖 1.2 金屬納米結(jié)構(gòu)表面等離極化激元據(jù)上圖我們同樣可以看出表面等離激化激元傳播過(guò)程中能量的不斷衰減，根據(jù)波矢可以得出表面等離極化激元的傳播距離。設(shè)波矢量為 ，則有： =12 ( )。面等離極化激元的場(chǎng)強(qiáng)會(huì)在沿著金屬和介質(zhì)的分界面的傳播過(guò)程中呈指數(shù)型減弱，界面上是局限在一定區(qū)域的，表現(xiàn)出高度的局域性，傳播距離也只在幾十微米之內(nèi)面，這樣的特性也使得表面等離極化激元能量會(huì)集中在金屬表面，不會(huì)向外輻射。些研究在嘗試提高表面等離極化激元的傳播距離。面等離激元的應(yīng)用面等離激元的應(yīng)用領(lǐng)域主要涉及了生物、化學(xué)、材料以及能源等領(lǐng)域，這主要是因離激元不光能夠帶來(lái)巨大的電磁場(chǎng)增強(qiáng)，還具有突破衍射極限、電場(chǎng)能量束縛、可擇性的光散射、可以進(jìn)行傳播等優(yōu)點(diǎn)。表面等離激元在這些領(lǐng)域具體的應(yīng)用有：生

圖 2.1 開(kāi)口諧振環(huán)發(fā)生磁共振時(shí)電流分布示意圖了金屬開(kāi)口諧振環(huán)，金屬-介質(zhì)-金屬的“三明治”結(jié)構(gòu)同樣是實(shí)現(xiàn)磁偶極子共振的微結(jié)構(gòu)材料。這種“三明治”結(jié)構(gòu)是由成對(duì)的金屬納米棒中間夾一個(gè)介質(zhì)層組成，三明治”結(jié)構(gòu)中，當(dāng)光垂直入射向金屬納米棒時(shí)，電場(chǎng)方向平行于金屬納米棒所在場(chǎng)垂直于入射方向和電場(chǎng)方向所在平面，激發(fā)局域表面等離激元共振，上面金屬納電子會(huì)發(fā)生流動(dòng)，而成對(duì)的另一個(gè)金屬納米棒中的電子則發(fā)生反向流動(dòng)，從而形成電流，產(chǎn)生電流振蕩，在金屬納米棒之間的區(qū)域產(chǎn)生磁偶極子共振[43]，如圖 2.2 所示金屬納米棒之間的介質(zhì)是空氣的話更有利于磁偶極子共振的激發(fā)，但現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中難屬納米棒的懸空結(jié)構(gòu)，所以中間介質(zhì)一般采用二氧化硅材料。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]表面等離激元納米光子學(xué)中的偏振態(tài)研究[D]. 謝玉波.南京大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3057840