低维材料极化激元近场光学性质研究
发布时间：2021-07-06 06:32
极化激元学研究的是入射光光子与材料中各种粒子耦合形成的新的电磁场模式。对极化激元的研究本质上都是求解麦克斯韦方程组的过程,是计算自由电子响应、声子响应或其它响应引起的负的材料介电常数实部下的感应电磁场。极化激元是局域在材料界面传播的电磁场,可以突破传统的衍射极限,实现亚波长尺度上的电磁场操控,增强光与物质的相互作用,在信息、物理、化学、生物、能源等领域具有重要的研究意义和应用。本文中我们给出了纳米结构、一维纳米线体系、二维体系中极化激元研究的一般方法,分别对银纳米三角片,金纳米团簇,氮化硼（h BN）纳米圆盘中的局域型极化激元,砷化铟半导体纳米线中的一维传播型极化激元,二维石墨烯和氮化硼中传播型极化激元进行研究:对于银纳米三角片局域型极化激元的研究,我们首先给出了利用边界元法研究光学激发下银纳米三角片消光响应的一般方法,再结合实验得到的DNA分子刻蚀的银纳米三角片的消光光谱,揭示了DNA分子在刻蚀过程中的具体线路以及不同的DNA分子在刻蚀银纳米三角片中的作用。利用边界元法给出了计算了金纳米团簇的电子损失能谱的方法,结合不同直径尺寸的金纳米团簇的电子损失能谱实验,我们对直径在4-15 n...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同材料中的极化激元(1)
低维材料极化激元近场光学性质研究4图1.2金属中纵向体等离激元。Figure1.2Longitudinalvolumeplasmoninmetalbulk.另一方面，由于金属中的体等离激元为纵波，而电磁波为横波，因此其能量并不能耦合到体等离激元中即光学激发不能实现体等离激元的激发，在金属结构的光谱也不能看到体等离激元造成的光学吸收。但是在电子损失能谱(EELS)实验中，体等离激元可以吸收入射的电子束能量。如图1.3所示，表示的是银纳米颗粒的EELS实验，在电子能量损失谱中出现了在对应体等离激元的能量吸收峰(3.8eV)。另一方面，图中3.3eV的能量损失峰对应的是局域表面等离激元的吸收峰(21)。下面我们将对金属球形纳米结构中的局域表面等离激元进行介绍。图1.3直径20纳米的银纳米颗粒STEM成像及电子损失能谱(21)。Figure1.3STEMimageofa20-nm-diametersilverparticleandtheassociateddeconvolutedEELSdata(21).对于纳米结构中的局域表面等离激元，首先我们考虑最简单的形式，即只考虑球形纳米结构中的局域表面等离激元中的偶极共振模式，不考虑其它高阶共振模式。再根据准静态近似，即纳米球尺寸远小于入射光波长，其入射光场谐振相位在整个纳米球上可以看作一个常数。因此，可以假设一个静电场=0。根据拉普拉斯方程，纳米球内外势场为：
低维材料极化激元近场光学性质研究4图1.2金属中纵向体等离激元。Figure1.2Longitudinalvolumeplasmoninmetalbulk.另一方面，由于金属中的体等离激元为纵波，而电磁波为横波，因此其能量并不能耦合到体等离激元中即光学激发不能实现体等离激元的激发，在金属结构的光谱也不能看到体等离激元造成的光学吸收。但是在电子损失能谱(EELS)实验中，体等离激元可以吸收入射的电子束能量。如图1.3所示，表示的是银纳米颗粒的EELS实验，在电子能量损失谱中出现了在对应体等离激元的能量吸收峰(3.8eV)。另一方面，图中3.3eV的能量损失峰对应的是局域表面等离激元的吸收峰(21)。下面我们将对金属球形纳米结构中的局域表面等离激元进行介绍。图1.3直径20纳米的银纳米颗粒STEM成像及电子损失能谱(21)。Figure1.3STEMimageofa20-nm-diametersilverparticleandtheassociateddeconvolutedEELSdata(21).对于纳米结构中的局域表面等离激元，首先我们考虑最简单的形式，即只考虑球形纳米结构中的局域表面等离激元中的偶极共振模式，不考虑其它高阶共振模式。再根据准静态近似，即纳米球尺寸远小于入射光波长，其入射光场谐振相位在整个纳米球上可以看作一个常数。因此，可以假设一个静电场=0。根据拉普拉斯方程，纳米球内外势场为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于扫描探针技术的超分辨光学成像和谱学研究进展[J]. 薛孟飞,陈佳宁. 物理. 2019(10)
本文编号：3267729
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同材料中的极化激元(1)
低维材料极化激元近场光学性质研究4图1.2金属中纵向体等离激元。Figure1.2Longitudinalvolumeplasmoninmetalbulk.另一方面，由于金属中的体等离激元为纵波，而电磁波为横波，因此其能量并不能耦合到体等离激元中即光学激发不能实现体等离激元的激发，在金属结构的光谱也不能看到体等离激元造成的光学吸收。但是在电子损失能谱(EELS)实验中，体等离激元可以吸收入射的电子束能量。如图1.3所示，表示的是银纳米颗粒的EELS实验，在电子能量损失谱中出现了在对应体等离激元的能量吸收峰(3.8eV)。另一方面，图中3.3eV的能量损失峰对应的是局域表面等离激元的吸收峰(21)。下面我们将对金属球形纳米结构中的局域表面等离激元进行介绍。图1.3直径20纳米的银纳米颗粒STEM成像及电子损失能谱(21)。Figure1.3STEMimageofa20-nm-diametersilverparticleandtheassociateddeconvolutedEELSdata(21).对于纳米结构中的局域表面等离激元，首先我们考虑最简单的形式，即只考虑球形纳米结构中的局域表面等离激元中的偶极共振模式，不考虑其它高阶共振模式。再根据准静态近似，即纳米球尺寸远小于入射光波长，其入射光场谐振相位在整个纳米球上可以看作一个常数。因此，可以假设一个静电场=0。根据拉普拉斯方程，纳米球内外势场为：
低维材料极化激元近场光学性质研究4图1.2金属中纵向体等离激元。Figure1.2Longitudinalvolumeplasmoninmetalbulk.另一方面，由于金属中的体等离激元为纵波，而电磁波为横波，因此其能量并不能耦合到体等离激元中即光学激发不能实现体等离激元的激发，在金属结构的光谱也不能看到体等离激元造成的光学吸收。但是在电子损失能谱(EELS)实验中，体等离激元可以吸收入射的电子束能量。如图1.3所示，表示的是银纳米颗粒的EELS实验，在电子能量损失谱中出现了在对应体等离激元的能量吸收峰(3.8eV)。另一方面，图中3.3eV的能量损失峰对应的是局域表面等离激元的吸收峰(21)。下面我们将对金属球形纳米结构中的局域表面等离激元进行介绍。图1.3直径20纳米的银纳米颗粒STEM成像及电子损失能谱(21)。Figure1.3STEMimageofa20-nm-diametersilverparticleandtheassociateddeconvolutedEELSdata(21).对于纳米结构中的局域表面等离激元，首先我们考虑最简单的形式，即只考虑球形纳米结构中的局域表面等离激元中的偶极共振模式，不考虑其它高阶共振模式。再根据准静态近似，即纳米球尺寸远小于入射光波长，其入射光场谐振相位在整个纳米球上可以看作一个常数。因此，可以假设一个静电场=0。根据拉普拉斯方程，纳米球内外势场为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于扫描探针技术的超分辨光学成像和谱学研究进展[J]. 薛孟飞,陈佳宁. 物理. 2019(10)
本文编号：3267729
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