表面等離激元增強(qiáng)發(fā)光研究.pdf

1、金屬納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)及其表面等離激元效應(yīng)已經(jīng)成為光電子學(xué)研究領(lǐng)域的一個(gè)嶄新的分支。表面等離激元共振的一個(gè)重要性質(zhì)就是能夠顯著的增強(qiáng)金屬納米結(jié)構(gòu)附近的局域電磁近場(chǎng)，能夠在納米尺度上對(duì)附近的電磁信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，具有很多潛在的應(yīng)用。金屬納米結(jié)構(gòu)在光電探測(cè)、熒光增強(qiáng)、生物化學(xué)傳感、集成光學(xué)器件、太陽能電池以及表面增強(qiáng)拉曼散射等領(lǐng)域獲得了廣泛的關(guān)注。
　　 研究簡(jiǎn)單可控的方法在固態(tài)基質(zhì)中引入金屬納米顆粒，并提高其穩(wěn)定性，同時(shí)研究其光學(xué)性質(zhì)

2、的變化以及實(shí)際應(yīng)用具有非常重要的意義。本文較為系統(tǒng)地研究了利用離子交換方法制備的銀摻雜鈉鈣玻璃的光學(xué)性質(zhì)，并嘗試設(shè)計(jì)將其作為能量供體與熒光分子R6G相耦合，取得了以下結(jié)果：
　　 (1)采用Ag+-Na+離子交換的方法，在鈉鈣玻璃中引入Ag+，并通過后續(xù)熱處理形成銀納米顆粒，根據(jù)經(jīng)典形核理論，銀納米顆粒的形成來源于Ag0的擴(kuò)散聚集。
　　 (2)當(dāng)離子交換中Ag+濃度較低時(shí)(C1=2.8％)，在低溫450℃下退火較難形成

3、銀納米顆粒，這一方面是由于形成銀納米顆粒需要具備一定的銀摻雜濃度濃度，此外，已經(jīng)形成的微小納米銀團(tuán)簇具有較高的活性，在長(zhǎng)時(shí)間熱處理中容易被氧化而分解。在高Ag+濃度(C2=5.3％)條件下，通過調(diào)節(jié)退火溫度和時(shí)間，可以很方便的控制形成的銀納米顆粒的尺寸和濃度。
　　 (3)通過退火可以改善離子交換玻璃的光致熒光性質(zhì)。退火后樣品的吸收和PL熒光強(qiáng)度均獲得了增強(qiáng)，其PL熒光主要來源于多個(gè)方面：(ⅰ)銀的多種類分子團(tuán)簇(如Ag+、[A

4、g2+]、[Ag+2]、[Ag3+]和[Ag32+])濃度的增加對(duì)光吸收的增強(qiáng)作用。(ⅱ)類分子團(tuán)簇之間的共振能量轉(zhuǎn)移。(ⅲ)在較高銀濃度下，隨著銀納米顆粒尺寸和濃度的不斷增大，離子交換玻璃的PL熒光強(qiáng)度不斷增大，這是源于銀納米顆粒的近場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)。當(dāng)納米顆粒的尺寸增大到一定的條件下時(shí)，熒光發(fā)生了淬滅，這可能是熒光中心與銀納米顆粒之間的能量轉(zhuǎn)移作用。
　　 (4)通過分析熒光光譜、熒光激發(fā)譜以及瞬態(tài)時(shí)間分辨譜，我們認(rèn)為熒光的變化來

5、一方面源于多種類分子銀團(tuán)簇的濃度轉(zhuǎn)變，另一方面銀納米顆粒局域表面等離激元近場(chǎng)效應(yīng)的作用也不容忽視。
　　 (5)我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)多層平面結(jié)構(gòu)，將熒光分子R6G旋涂于離子交換玻璃表面，分析了銀摻雜鈉鈣玻璃與R6G之間的耦合作用。在325nm激光入射條件下獲得了最大為7倍的R6G的熒光增強(qiáng)。熒光強(qiáng)度的增大主要來源于三個(gè)方面：(ⅰ)表面等離激元近場(chǎng)效應(yīng)，金屬納米顆粒表面等離激元電磁近場(chǎng)的增強(qiáng)使襯底的吸收和熒光獲得了顯著增強(qiáng)。(ⅱ)輻射共振