貴金屬納米顆粒聚合體中多重法諾共振效應(yīng)的研究.pdf

1、金屬納米顆粒的局域表面等離激元共振時(shí)能夠呈現(xiàn)出獨(dú)特的電磁場(chǎng)增強(qiáng)和消光效應(yīng)，入射光能量能被強(qiáng)烈局域在金屬表面，利用這局域特性可突破光的衍射極限，已經(jīng)受到越來(lái)越多研究者的關(guān)注。當(dāng)兩個(gè)或更多的金屬納米顆粒緊密放置構(gòu)成復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)時(shí)，金屬納米顆粒間的等離激元可以通過(guò)近場(chǎng)相互作用進(jìn)行耦合，從而產(chǎn)生一系列的等離激元雜化。合理的設(shè)計(jì)納米顆粒的放置方式及控制顆粒間的近場(chǎng)耦合，在復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)中就能展現(xiàn)出像法諾共振干涉效應(yīng)。對(duì)于表面等離激元體系中法諾共振不

2、僅能夠有效降低體系輻射衰減，還能將入射光能量更好的局限在結(jié)構(gòu)表面的性質(zhì)，使得光譜更加精細(xì)，并可產(chǎn)生更大的局域場(chǎng)增強(qiáng)，提高體系的傳感性能和非線性效應(yīng)。與單一法諾共振相比，多重法諾共振效應(yīng)的體系可在多個(gè)波段可以同時(shí)調(diào)制光譜，有利于實(shí)現(xiàn)可控的譜線整形，調(diào)整多重法諾共振峰位與之匹配，能在多個(gè)波段處同時(shí)產(chǎn)生較大的局域場(chǎng)增強(qiáng)，從而極大提高表面增強(qiáng)拉曼散射的增強(qiáng)因子，當(dāng)多重法諾共振與不同分子振動(dòng)譜形成匹配，可以實(shí)現(xiàn)不同分子的高效檢測(cè)。因此復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)

3、中的法諾共振被廣泛應(yīng)用于生物傳感、光學(xué)開(kāi)關(guān)、表面增強(qiáng)拉曼散射等領(lǐng)域。
　　本論文是基于貴金屬納米顆粒的局域表面等離激元共振的特性，利用時(shí)域有限差分法數(shù)值模擬研究了幾種復(fù)雜金屬納米結(jié)構(gòu)中的多重法諾共振現(xiàn)象。主要工作包括:
　　(1)研究了納米環(huán)四聚體和八聚體中的法諾共振現(xiàn)象，分析了相應(yīng)的近場(chǎng)分布，討論了納米環(huán)四聚體和八聚體中法諾共振現(xiàn)象形成的原因，以及通過(guò)調(diào)整納米環(huán)間夾角和間距的大小，對(duì)法諾共振的光譜位置和調(diào)制深度進(jìn)行調(diào)諧。利

4、用劈裂納米環(huán)的偶極共振模式與四極共振模式的能隙很小的特點(diǎn)，同時(shí)討論了劈裂納米環(huán)四聚體和八聚體的光學(xué)性質(zhì)，結(jié)果表明相比于納米環(huán)四聚體和八聚體，在劈裂納米環(huán)四聚體和八聚體中能產(chǎn)生更多的法諾共振，相同地調(diào)整納米環(huán)間夾角和間距的大小，能對(duì)法諾共振的光譜位置和調(diào)制深度有更大的調(diào)諧。
　　(2)利用簡(jiǎn)單地改變?nèi)肷涔馄穹较蚓湍芸刂芁型納米棒的光譜特性和近場(chǎng)分布這一特點(diǎn)，研究了兩種L型納米棒二聚體在不同入射光偏振角時(shí)的光學(xué)性質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建

5、了復(fù)合納米棒結(jié)構(gòu)和L型納米棒四聚體兩種復(fù)雜結(jié)構(gòu)，研究結(jié)果表明，復(fù)合納米棒結(jié)構(gòu)中能夠產(chǎn)生雙重的法諾共振現(xiàn)象，通過(guò)改變納米棒長(zhǎng)度可以對(duì)結(jié)構(gòu)中的法諾共振進(jìn)行調(diào)制，并且可以將結(jié)構(gòu)分解成L型納米棒二聚體和普通納米棒二聚體兩個(gè)部分，通過(guò)對(duì)比這兩種二聚體共振峰位置隨納米棒長(zhǎng)度的變化關(guān)系，可直觀的了解復(fù)合納米棒結(jié)構(gòu)中消光光譜的變化。另外對(duì)L型納米棒四聚體研究發(fā)現(xiàn)，由于其結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，其遠(yuǎn)場(chǎng)性質(zhì)不隨入射光偏振方向變化而改變，當(dāng)改變納米棒長(zhǎng)度破壞其結(jié)構(gòu)