金屬納米顆粒組裝及其表面等離激元增強光學(xué)特性研究.pdf

1、表面等離激元（surface plasmons，SPs）是金屬和介質(zhì)界面上自由電子共振振蕩，它是一種量子化的縱向電荷密度波，包括局域表面等離激元（localized surface plasmon，LSP）和傳導(dǎo)的表面等離激元（propagating surface plasmon polariton，SPP）兩種形式。近年來隨著納米科技發(fā)展，特別是材料合成和微尺度表征技術(shù)的發(fā)展，等離激元光子學(xué)（plasmonics）已迅速發(fā)展成為一門

2、新興學(xué)科，并在生物、化學(xué)、能源、信息等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。
　　金屬納米顆粒的LSP共振性質(zhì)非常靈敏地依賴于其形貌、尺寸、材料以及周圍介質(zhì)環(huán)境。通過組裝多個納米顆粒形成耦合結(jié)構(gòu)，不同顆粒間表面等離激元的雜化讓其具備更豐富的光學(xué)性質(zhì)，如Fano共振、超透射、圓二色性和電磁場增強等。貴金屬納米顆粒的制備、組裝以及光學(xué)性質(zhì)表征一度是表面等離激元光子學(xué)領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容，本論文正是圍繞這一研究熱點展開更深入的研究。具體內(nèi)容如下：

3、>　?。?）利用濕法化學(xué)制備金、銀兩種貴金屬納米顆粒，實現(xiàn)了納米棒、納米立方體、納米球等不同形貌顆粒的制備。利用Au-S鍵，使用巰基實現(xiàn)金納米棒（AuNR）的化學(xué)組裝寡聚體。利用表面張力，通過離心提純控制溶液中金屬納米顆粒和表面活性劑的濃度，實現(xiàn)大面積單層納米顆粒組裝。納米顆粒的制備和組裝為后續(xù)研究不同金屬納米體系的表面等離激元特性提供了材料基礎(chǔ)。
　?。?）基于化學(xué)組裝的AuNR二聚體對不同入射光方向和偏振有不同的響應(yīng)。通過優(yōu)化

4、傳統(tǒng)暗場光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)，利用長工作距離物鏡，結(jié)合掃描電子顯微鏡背散射探測器表征，文中研究金屬納米棒二聚體納米單顆粒對不同角度線偏振光的響應(yīng)，實現(xiàn)了單顆粒偏振角度傳感。
　　（3）對稱性物質(zhì)在非對稱外場作用下會產(chǎn)生手性。本文通過改變外場對稱性，基于暗場顯微光譜系統(tǒng)首次實現(xiàn)了單顆粒手性的測量，測量不同組裝夾角對稱AuNR二聚體的手性特性，得到了最大g~0.4的手性信號。首次實現(xiàn)了單顆粒對稱結(jié)構(gòu)手性測量。
　?。?）基于表面張力物

5、理組裝和CVD生長單層石墨烯，制備了金屬納米顆粒-石墨烯-金屬納米顆粒三明治結(jié)構(gòu)。實驗中比較了不同激發(fā)波長和激發(fā)角度對三明治結(jié)構(gòu)石墨烯拉曼信號的作用。結(jié)合理論研究，本文發(fā)現(xiàn)三明治結(jié)構(gòu)在大入射角度時可以增強石墨烯的拉曼信號500倍以上。金屬顆粒-石墨烯-金屬顆粒超結(jié)構(gòu)也為其他局域表面等離激元共振光電器件的發(fā)展開拓了道路。
　?。?）本文以金納米顆粒上吸附CTAB為模板，通過控制CTAB和AuNR濃度，利用正硅酸乙酯（TEOS）在堿性