核壳结构中的增强石墨烯吸收及全介电磁共振的研究

发布时间：2017-03-24 05:10

  本文关键词：核壳结构中的增强石墨烯吸收及全介电磁共振的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：得益于现代纳米技术的不断发展,由中心的核以及包覆在外部的壳层组成的核壳结构,作为复合纳米粒子一个重要的分支,近年来引起了人们广泛的关注。核壳纳米粒子中,通常由不同的物质组成核以及壳层,具有内核和壳层的性能以及核壳单一组分所不具有的许多独特的物理和化学特性,在生物医学、化学、物理、材料学、催化等领域都有着重要的应用价值。在本论文中,我们主要研究了介质核/金属壳层构成的等离激元核壳结构和全介电核壳结构的光学特性,研究了等离激元核壳结构在增强石墨烯吸收上的应用,以及全介电核壳结构在实现光学频段磁共振的应用。论文分以下两个方面展开：首先,我们研究了介质/金属/石墨烯多层核壳结构中的石墨烯的吸收特性,我们发现介质/金属等离激元核壳结构所支持的局域表面等离激元模式可以极大增强最外层石墨烯的吸收；通过改变介质核尺寸或者金属层厚度,我们可以将石墨烯吸收调节到可见光到近红外波段的任意波长处,通过同时优化介质核尺寸以及金属层厚度我们还可以在任意给定波长处使石墨烯的吸收达到最大值,相比于实心金属颗粒/石墨烯核壳结构中石墨烯的吸收效率增强两个数量级。其次,我们理论研究了低折射率介质/高折射率介质构成的核壳结构的光学特性,发现这类全介电核壳结构可以支持光学频段的磁共振模式；实验上,我们利用在自支撑聚苯乙烯微球表面包裹高介电常数的材料硅,成功制备了全介电核壳结构,并观察到与理论预测相吻合的磁共振模式的存在,其共振波长及强度可以通过调节壳层厚度和内核尺寸来调谐,为实现无损耗的全介电超构材料提供了一定的理论和实验基础。
【关键词】：表面等离激元 Mie散射 石墨烯 核壳结构 磁共振
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O613.71;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-22
• §1.1 表面等离极化激元波以及局域等离激元共振10-15
• §1.1.1 平面金属/介质表面的SPP10-12
• §1.1.2 金属纳米颗粒的LSP12-13
• §1.1.3 杂化理论13-15
• §1.2 石墨烯材料15-16
• §1.2.1 石墨烯的结构15
• §1.2.2 石墨烯的吸收特性15-16
• §1.3 Mie散射理论16-17
• §1.4 超结构中的磁共振17-18
• §1.5 论文的主要内容18-19
• 参考文献19-22
• 第二章 多层核壳结构增强石墨烯的吸收22-36
• §2.1 引言22-25
• §2.2 核壳结构中共振的调谐性25-26
• §2.2.1 介质/金属核壳结构中的调谐性25-26
• §2.3 金属/石墨烯核壳结构中石墨烯的吸收26-28
• §2.4 石墨烯在介质/金属/石墨烯核壳结构中吸收增强28-33
• §2.4.1 石墨烯吸收增强的波段可调性29-32
• §2.4.2 核壳结构中金属层损耗对石墨烯吸收的影响32-33
• §2.5 本章小结33-34
• 参考文献34-36
• 第三章 全介电核壳结构增强磁共振36-50
• §3.1 引言36-40
• §3.1.1 制备全介电球的不同方法37-40
• §3.2 全介电材料单个核壳颗粒40-42
• §3.2.1 单个颗粒Mie散射理论结果41-42
• §3.3 全介电材料核壳颗粒阵列42-47
• §3.3.1 样品的制备方法42-43
• §3.3.2 实验样品图43-44
• §3.3.3 磁共振波段调谐性44-47
• §3.4 本章小结47-48
• 参考文献48-50
• 第四章 全文总结50-51
• 攻读硕士学位期间发表的论文51-52
• 致谢52-53

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