纳米棒聚合体Fano共振及基于偏振态折射率传感研究

发布时间：2017-04-17 00:03

  本文关键词：纳米棒聚合体Fano共振及基于偏振态折射率传感研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：金属纳米结构的局域表面等离激元共振能将入射场能量很好的局限在纳米结构的表面,可突破光的衍射极限,故近些年来受到人们极大的关注。其中金属纳米棒形状具有各向异性,纵向共振对长径比的变化非常敏感,同时金属纳米棒的制备具有很好的可控性(化学合成、表面刻蚀等),人们尤为重视对它的研究。金属纳米颗粒聚合体通过在空间上的排列设计,能够通过近场耦合形成模式杂化,产生具有超辐射模式的明态及弱辐射模式的暗态。明态和暗态的相消干涉更可形成法诺共振效应。法诺共振能够降低系统的辐射衰减,使光谱更加精细,并且使局域场强增大,在生物传感等方面有重要应用。尽管利用法诺共振可以降低体系辐射衰减,然而由于金属纳米结构非辐射损耗的存在,降低了生物传感应用中灵敏度。本文首先设计了金属纳米棒构成的聚合体结构,利用纳米颗粒之间的耦合产生了法诺共振效应;同时我们也提出一种基于偏振态的折射率传感方法,提高了传感灵敏度。主要工作为:(1)研究了金纳米棒和两个偶极纳米天线构成的纳米棒复合结构产生的双重法诺共振现象。分析了消光光谱,近场分布和电荷分布,对法诺共振的形成原因进行了讨论。分析了结构参数变化对法诺共振处调制深度和光谱移动的调制,这些研究结果可用于指导金纳米棒复合结构作为纳米光子器件的优化设计。(2)基于偏振态折射率传感的方法,对L型纳米棒和纳米棒二聚体的透射场的椭圆率的倒数的光谱进行分析,形成尖锐共振峰的线宽非常窄,计算得到品质因子超过1700。并且对传感器的性能指标体折射率敏感度和表面敏感度进行了分析。对比于利用偏振态方法的铁磁纳米颗粒,基于等离子激元纳米结构的传感器的性能极大的提高。
【关键词】：局域表面等离激元共振 法诺共振 偏振态 椭圆率的倒数 传感
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;TG111.1
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题来源与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 论文的整体构架13-14
• 第二章 金属表面等离激元共振与法诺共振简介14-28
• 2.1 局域表面等离激元共振14-16
• 2.2 法诺共振16-19
• 2.3 时域有限差分法19-26
• 2.3.1 时域有限差分法的背景与特点19-20
• 2.3.2 时域有限差分法的基本方程20-24
• 2.3.3 时域有限差分法的数值稳定条件和色散24-25
• 2.3.4 时域有限差分法的边界条件25-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第三章 金纳米棒复合结构的Fano共振现象28-36
• 3.1 金纳米棒复合结构的双重Fano共振28-31
• 3.2 间距G变化对法诺共振的调制31-32
• 3.3 间距D变化对法诺共振的调制32-33
• 3.4 纳米棒长度L3变化对法诺共振的调制33-34
• 3.5 本章小结34-36
• 第四章 金纳米棒结构的偏振态折射率传感器36-48
• 4.1 L型金纳米棒偏振态传感器36-42
• 4.2 纳米棒二聚体偏振态传感器42-45
• 4.3 对比铁磁纳米颗粒45-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第五章 总结与展望48-50
• 参考文献50-58
• 致谢58-60
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文60

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本文编号：311949