银纳米线表面等离子体激元的调控及抑制荧光闪烁的应用

发布时间：2017-09-04 14:29

  本文关键词：银纳米线表面等离子体激元的调控及抑制荧光闪烁的应用

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【摘要】：贵金属表面等离子体激元,由于可以突破传统光束的衍射极限,在多个领域有着新颖的应用,如增强拉曼散射,生物标记与检测,表面等离子体激光器等等,近年来引起了国内外的广泛关注。其中,银纳米线表面等离子体激元由于独特的结构和光学性质吸引了更多的眼球。由于激发条件要求高,传输损耗较常见的光信息传输方式要大,因此人们对于表面等离子体激元的调控及应用手段还不成熟,总的来说,银纳米线表面等离子体激元的研究还处于初级阶段,还需要更多的理论与实验的研究。据此,本文对银纳米线表面等离子体激元进行了实验结合理论的研究,旨在探索银纳米线表面等离子体激元的微观调控以及应用,主要的研究内容和结论如下:(1)采用有限元分析法研究了周围介电环境对银纳米线表面等离子体激元的能量局域,能量热点,传播长度和耦合距离的影响。研究发现,均匀介电环境中的银纳米线表面等离子体激元能量分布均匀,高介电环境下,能量局域强而传播长度短;非均匀的介电环境下,表面等离子体激元会产生能量热点,并且这些热点分布在折射率大的材料和纳米线的交界面上。此外,介电环境无论均匀与否都影响双根纳米线的耦合距离。(2)设计并搭建激光-光纤耦合光路,用熔融拉锥法制备光纤锥,近场激发实现银纳米线表面等离子体波导。通过改变纳米线与光纤锥的角度,研究了氧化铟锡表面上银纳米线表面等离子体导光耦合效率与激发角度的依赖关系。实验结果表明,当光纤锥与纳米线之间的夹角为0°时,激发光与银纳米线表面等离子体激元的耦合效率最高,当光纤锥与纳米线之间的夹角为90°时,耦合效率最低。(3)设计并搭建共聚焦显微成像系统,研究银纳米线表面等离子体激元对量子点荧光的影响,并比较了CdSe/ZnS量子点荧光的闪烁行为在玻璃片、单根银纳米线和双根银纳米线上的区别。实验发现,单根银纳米线与双根银纳米线的存在对CdSe/Zn S量子点闪烁现象都有抑制作用,且双根银纳米线相比于单根银纳米线,抑制效果更强。我们把双根银纳米线的这种行为归结为双根纳米线之间的能量热点提供的多余热电子对纳米晶非辐射中心的占据。实验还观察到表面等离子体激元增强荧光强度的现象。该实验结果提供了一种通过表面等离子体激元的电场热点来抑制量子点闪烁的方法。
【关键词】：银纳米线 表面等离子体激元 耦合效率 量子点 闪烁
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O614.122;TB383.1
【目录】：

• 摘要5-7
• abstract7-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 引言11-12
• 1.2 表面等离子体激元简介12-14
• 1.2.1 表面等离子体激元的概念和性质12-13
• 1.2.2 表面等离子体激元的激发13-14
• 1.3 银金属纳米线14-15
• 1.3.1 金属纳米材料14-15
• 1.3.2 银纳米线简介15
• 1.4 银纳米线表面等离子体激元的研究意义和现状15-20
• 1.5 本课题主要研究的内容20-22
• 第二章 周围介电环境对银纳米线表面等离子体特性的影响22-30
• 2.1 引言22-23
• 2.2 研究方法23-24
• 2.3 研究结果分析与讨论24-29
• 2.3.1 均匀介电环境对于SPP能量局域性的影响24-25
• 2.3.2 非均匀介电环境对SPP能量分布和热点位置的影响25-27
• 2.3.3 均匀介电环境对双根纳米线SPP耦合的影响27-28
• 2.3.4 非周围介质环境对双根银纳米线SPP耦合的影响28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 银纳米线表面等离子体激元导光的实验研究30-46
• 3.1 引言30
• 3.2 银纳米线的制备30-36
• 3.2.1 制备方法30-32
• 3.2.2 氯离子浓度对银纳米线形貌的影响32-34
• 3.2.3 反应温度对银纳米线形貌的影响34-35
• 3.2.4 最佳银纳米线TEM形貌35-36
• 3.3 表面等离子体激元导光的光路设计和搭建36-40
• 3.3.1 光路的设计与搭建36-37
• 3.3.2 熔融法烧制光纤锥（近场激发SPP）37-40
• 3.4 表面等离子体激元导光的实验研究40-44
• 3.4.1 实验目的和意义40
• 3.4.2 实验现象观察与分析40-43
• 3.4.3 实验结果与讨论43-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 银纳米线SPP耦合量子点荧光的实验研究46-55
• 4.1 引言46-47
• 4.2 实验方法47-49
• 4.2.1 实验样品准备47
• 4.2.2 实验光路设计与搭建47-49
• 4.3 实验现象和分析49-54
• 4.3.1 银纳米线SPP抑制荧光闪烁现象的实验观察49-50
• 4.3.2 实验数据拟合分析50-53
• 4.3.3 双根线的更强抑制闪烁的机理53-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 总结与展望55-57
• 5.1 总结55-56
• 5.2 展望56-57
• 参考文献57-64
• 致谢64-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文65

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本文编号：792074