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[硕士论文] 迟雨萌
物理电子学 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:当金属纳米颗粒与光作用时会出现表面等离子体振荡效应,使得粒子表面的局部电磁场大大增强。增强的局部电场使贵金属纳米粒子产生增强的光散射和光吸收,导致颗粒出现强的吸收峰。因此金属纳米粒子具有与相应体材料不同的光学、非线性光学效应。这些独特的光、电、热性能和催化活性等特性,使它在纳米光子学和生物医疗领域有广阔的应用前景。与其他金属纳米材料相比,金、银纳米材料的表面等离子体共振吸收峰在可见光范围,所以围绕金银纳米材料开展的研究较多。
  本文主要工作如下:
  介绍了基于Maxwell方程组的电磁场仿真和FDTD的计算方法,对软件应用中的数值设置、光源、边界条件、及网格选取进行了说明。
  对金银纳米球粒子的光学性质进行研究。通过改变尺寸、结构及周围介质折射率,得到金银纳米球的光学性质。发现在小尺寸和大尺寸时,金银纳米球的吸收峰峰位变化规律不同。还对二聚体Ag纳米粒子进行了研究,发现纳米球间的耦合作用对其共振峰具有显著的影响。
  对金银纳米棒的光学性质进行研究。具体研究了纳米棒的尺寸、长短径比、及周围介质折射率对其光谱的影响。研究发现,在金纳米棒中存在两个等离子体共振峰,分别对应于自由电子沿纳米棒长轴方向和垂直于长轴方向的振动。并且纵横比或者周围介质折射率的改变,都会使纵向等离子体振动出现明显的移动。
  对金银纳米三角片的光学性质进行研究。研究了纳米三角片的边长、结构和周围介质折射率对吸收谱的影响。单体纳米三角片粒子有三个吸收峰,新的吸收峰主要由多极子耦合产生,纳米三角片尺寸的增加使其三个吸收峰分别发生红移。
  相应地,对每一种形状的Au纳米粒子进行实验研究,研究发现,理论仿真结果与实验测量基本一致。
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