金屬薄膜上顆粒二聚體中的能量聚集效應研究.pdf

1、納米金屬結構在有入射光照射的情況下，其表面存在自由電子集體振蕩的模式，這種表面模式被稱之為表面等離激元（Surface Plasmonic Polaritons，SPPs）。由于它能將電磁場束縛在亞波長范圍內(nèi)，所以其金屬結構表面會有很強的電磁增強。在納米金屬顆粒上，由于其局域表面等離激元，會存在非常強的電磁場能量。這種電磁場能量常被廣泛運用于表面增強拉曼散射、光催化、太陽能電池、光致發(fā)光、傳感器等。然而電磁場能量的分布與其對應的金屬大小

2、，形狀及入射光的波長緊密相關，這就促使我們?nèi)パ芯扛鞣N各樣結構的金屬。在熟悉、掌握模擬計算軟件的過程中，我們研究了各種結構的納米金屬的表面等離激元及它的運用，月牙形狀、顆粒-膜結構、納米顆粒-線/膜結構。在這些不同結構的納米金屬中，它們展現(xiàn)了不同的現(xiàn)象，都有了各自的不同應用發(fā)展。在實驗室中，科研者用化學合成方法合成納米金屬顆粒已成為主流的今天，研究異質(zhì)二聚體-膜結構具有現(xiàn)實指導意義。
　　在許多高校中，實驗者利用化學合成的方法制備的

3、二聚體通常均勻性不夠，導致很多研究者在探測二聚體相應信號時，實際上所探測到的信號為異質(zhì)二聚體的信號。在當下，各種金屬、非金屬顆粒-膜結構成為等離激元方面研究的主流之一，而對異質(zhì)二聚體-膜結構的研究較少，對實際實驗室中二聚體的不均勻性導致形成的異質(zhì)二聚體及對二聚體所造成的影響研究更為少見。本文在研究了月牙形狀、顆粒-膜結構、納米顆粒-線/膜結構的表面等離激元及它們的運用后，就實驗室這種實驗制備的普遍行對異質(zhì)二聚體-膜結構進行研究，討論這種

4、異質(zhì)二聚體-膜結構導致的能量重新分布及此結構對二聚體-膜結構所探測的信號所帶來的影響。
　　最開始，此論文從用有限元方法（Finite element method, FEM）模擬得到的異質(zhì)二聚體-膜結構具有能量聚集效應開始，發(fā)現(xiàn)在2Ag-Au這種異質(zhì)二聚體-膜模型中，小Ag納米顆粒把能量聚集在Ag顆粒與Au膜之間細縫的能力比大Ag納米顆粒的要更強，甚至前者能力能達到后者能力的五倍多。
　　而后，此文章又指出更多的模擬結果表

5、明在異質(zhì)二聚體-膜的2Ag-Au模型中表現(xiàn)的能量聚集能力與激發(fā)光的波長和兩個 Ag納米顆粒的比例有很強的依賴關系。接著研究了激發(fā)光的波長對2Ag-Au模型展現(xiàn)出來的能量聚集能力的影響。隨后討論了在2Ag-Au模型中，兩個Ag納米顆粒的比例對模型的聚集能量能力的影響。
　　后來，本文章提出在 Ag納米顆粒、Ag納米線-Au膜的模型中也存在相似的聚集能力，并指出從這種模型中測出的表面增強拉曼散射SERS光譜為我們模擬計算得到的理論預期