双层金属狭缝与双金属棒结构的圆二色性调控研究

发布时间：2017-11-16 19:22

  本文关键词：双层金属狭缝与双金属棒结构的圆二色性调控研究

  更多相关文章： 表面等离激元 手性 圆二色性 有限元方法

【摘要】：表面等离激元(surface plasmon, SP)是金属微纳结构中自由电子与电磁场之间相互作用形成的电磁振荡波。由于它具有特殊的光学性质,因而吸引了大量的关注。表面等离激元与纳米结构的形貌、介质环境、入射光的偏振状态等密切相关。因此,我们可以通过改变这些因素来调控纳米结构的表面等离激元,来满足其在物理、化学、和生物医学等领域的应用。近年来,金属手性微纳结构逐渐成为人工手性结构的研究热点。这种结构在与右旋和左旋圆偏振光的相互作用下,产生的表面等离激元共振不同,因而会产生很强的圆二色性(circular dichroism, CD)。由于圆二色性强烈依赖于其结构参数,可以通过改变结构参数对圆二色性进行调控。本论文利用有限元方法模拟了两种金属手性微纳结构的CD特性,并研究了其与结构参数的依赖关系。具体内容及结果如下：(1)设计内嵌矩形孔双层金属狭缝结构,用来增强双层金属狭缝结构的圆二色性。在这种结构中,矩形孔阵列阻断了电流,并在矩形孔的周围产生了强的局域场,从而增强了CD效应。CD增强因子强烈依赖于矩形孔的旋转角度和矩形孔的结构参数。当金属表面另外嵌入两个矩形孔时,CD增强因子还可以进一步提高。这些结果有助于设计具有强CD效应和强电场的表面等离激元手性结构。(2)提出了一种利用覆盖介质来增强双金属棒阵列平面手性结构圆二色性的方法,研究了介质覆盖的双金属棒结构的圆二色性。结果表明,相比双金属棒阵列平面手性结构,覆盖介质的双金属棒结构不仅能产生更强的圆二色性,而且介质层的引入使得结构产生了新的模式。在圆偏振光照射下,两个金属棒形成两个等效电偶极子,介质层的引入使得两个电偶极子产生更大的相位差。两个偶极子形成的bonding或antibonding模式满足Born-Kuhn模型的圆二色机制,因而能产生较强的CD效应。该结构的CD效应强烈依赖于介质的折射率和介质层的厚度。这些结果有助于更好的理解圆二色性的物理机制,而且对实验制备具有CD效应的手性结构有一定的指导意义。
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG111

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本文编号：1193436