银纳米线及合金纳米管的表面等离子体耦合荧光的研究

发布时间：2017-10-02 04:29

  本文关键词：银纳米线及合金纳米管的表面等离子体耦合荧光的研究

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【摘要】：由于表面等离子体能够突破光学的衍射极限,纳米金属的表面等离子体已成为当今纳米科学研究中的一个热点。表面等离子体因其表面局域和近场增强的特性,可用于信息存储、成像、太阳能电池、纳米尺度的光电器件和生物传感器等领域。本论文主要围绕表面等离子体耦合量子点荧光方面展开研究,具体的研究工作包括:1.表面等离子体耦合CdSe量子点荧光并在银纳米线内传输和出射。利用自制的共聚焦显微成像装置观察量子点荧光耦合纳米线的SPP并在纳米线内传输及端口出射所形成的激子-等离子体-光子的转化过程。研究发现,对于单一的银纳米线,采用物镜聚焦纳米线中部方式无法激发SPP。当纳米线表面覆盖量子点后,从中间激发可观察到银纳米线导光现象。这说明了量子点可以提高激发纳米线SPP的波矢补偿。同时,研究了纳米线导光的传输损耗问题。此外,本论文还摸索了控制剂对于乙二醇法制备银纳米线的影响,获得重复率高,表面光滑且直径大于150 nm的银纳米线。2.周围介质的折射率分布对银纳米线的SPP的影响。研究了覆盖介质的折射率对玻璃衬底上银纳米线SPP的局域场分布、传输长度、有效模式面积等的影响。研究发现均匀的介电环境将产生均匀的SPP场分布和更大的传输长度L。当衬底和覆盖层折射率差异变大时产生热点,且热点分布在折射率大的介质与金属的界面上。同时研究了部分嵌入在PMMA中的不同直径的银纳米线的SPP的场分布和各参数对PMMA厚度的依赖关系。对该理论进行了实验验证:研究了当覆盖介质分别为空气和油的时候纳米线的SPP耦合量子点荧光并在纳米线内的传输问题,发现二者的传输损耗分别为92%和85%,与理论模拟基本一致。3.银纳米线和金银合金纳米管的SPP耦合量子点荧光强度对激发光偏振的依赖关系的比较研究。首先,在银纳米线基础上制备了金银合金纳米管,提供了提高金银合金纳米管的制备效率的新方法。然后,实验比较了银纳米线和合金纳米管耦合荧光强度对偏振的依赖关系。研究发现在入射光的偏振对银纳米线和合金纳米管的SPP耦合量子点的荧光强度均表现出正弦关系,即当入射光的偏振方向垂直纳米结构轴线时,耦合强度最强;当入射光的偏振方向平行于纳米结构的轴线时,耦合最弱。而且,与银纳米线相比,偏振对合金纳米管的影响比较弱。并对该结论进行了理论验证,进一步发现了纳米管对偏振的依赖关系远比线弱。并且,对于金纳米管,当偏振方向垂直于管长轴时,有大量的SPP能量陷入到管内部。
【关键词】：银纳米线 表面等离子体 量子点 表面等离子体耦合荧光
【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】：TB383.1;O53
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 引言11
• 1.2 金属纳米材料11-13
• 1.2.1 纳米材料的基本性质11-13
• 1.2.2 银纳米线简介13
• 1.3 金属纳米结构的表面等离子体激元13-16
• 1.3.1 表面等离子体激元的基本性质13-15
• 1.3.2 表面等离子体激元的激发模式15-16
• 1.4 国内外关于表面等离子体的研究16-22
• 1.5 本课题主要研究内容22-24
• 第二章 CdSe纳米晶荧光耦合银纳米线的传输SPP24-35
• 2.1 引言24
• 2.2 银纳米线的制备24-27
• 2.2.1 实验试剂25
• 2.2.2 实验步骤25-27
• 2.3 控制剂对银纳米线形貌的影响27-30
• 2.3.1 用CuCl_2制备银纳米线27-28
• 2.3.2 三种控制剂对比分析28-30
• 2.4 共聚焦显微成像光路的搭建30-31
• 2.5 银纳米线耦合CdSe纳米晶荧光的实验分析31-34
• 2.5.1 量子点与单根银纳米线的耦合31-32
• 2.5.2 耦合距离对SPP传输损耗的影响32-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 周围介质对银纳米线的传输SPP耦合荧光的影响35-47
• 3.1 引言35-36
• 3.2 周围介质对银纳米线的SPP特征的影响36-43
• 3.2.1 基于有限元方法的COMSOL Multiphysics软件介绍36-37
• 3.2.2 模型的建立37-38
• 3.2.3 周围介电环境对SPP的场分布的影响38-39
• 3.2.4 周围介电环境对SPP的有效折射率系数、传输长度和模式面积的影响39-43
• 3.3 周围介质对银纳米线的SPP耦合荧光并传输的影响的实验研究43-45
• 3.3.1 实验步骤43-44
• 3.3.2 结果讨论和分析44-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第四章 激发光的偏振态对银纳米线及金银合金纳米管SPP耦合纳米晶荧光的影响47-57
• 4.1 引言47-48
• 4.2 金银合金纳米管的制备48-50
• 4.3 激发光偏振态对银纳米线耦合纳米晶荧光的影响50-52
• 4.3.1 实验步骤50-51
• 4.3.2 结果讨论和分析51-52
• 4.4 银纳米线和和金纳米管SPP耦合纳米晶荧光对偏振态依赖关系的比较研究52-54
• 4.5 银纳米线和和金纳米管的SPP的局域场分布的理论模拟54-56
• 4.5.1 模型的建立54
• 4.5.2 结果讨论和分析54-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第五章 总结与展望57-59
• 总结57
• 展望57-59
• 参考文献59-66
• 致谢66-67
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果67
• 发表的学术论文67
• 申请的专利67

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本文编号：957587