金属纳米结构的光学特性及其氧气传感研究

发布时间：2017-08-06 05:05

  本文关键词：金属纳米结构的光学特性及其氧气传感研究

  更多相关文章： 金属纳米结构 表面等离激元 光学氧气传感器 光致发光

【摘要】：表面等离激元(surface plasmons,SPs)是一种存在金属与介质分界面的倏逝波。倏逝波的产生是需要特定频率的入射电磁波照射到金属表面,特定频率的电磁波与金属表面自由电子产生共振耦合。这种波一般来说在空间上存在的范围很小,所以通常是以纳米量级来描述它的产生和传播。正是由于这种表面共振效应使得它会产生很多不同与传统光学范畴内的现象。例如,异常光透射现象、Fano共振、表面增强拉曼散射、金属荧光增强效应等。随着纳米技术的发展,我们能够发现更多的这种新奇光学现象。将这些光学特性应用在光电子器件领域,能够使光电子器件达到更微型化。本文主要是研究光在通过金属纳米结构时发生的异常现象,最后将其利用在传感领域。我们通过时域有限差分法进行理论计算,再通过实验对金属纳米结构光学调控进行分析验证,最后将这些异常光学性质运用到氧气传感上。本文的主要研究工作如下:1.设计了一种等离激元晶体-金属-等离激元晶体的新型结构。该结构具有两层非密排的等离激元晶体夹着金属纳米层,实现了连续金属膜层结构的光学穿透特性的增强。通过改变等离激元晶体的结构参数包括尺寸和与金属纳米层之间的距离等可以实现对该结构的光学调控。这种新型的金属膜层高光透射响应在新型透明金属、金属电极、传感领域都具有潜在的广泛应用。2.实验上,通过热退火处理的方法改变组成金属纳米薄膜结构的金属纳米颗粒分布,从密排型变成离散型。经过在实验光谱的测量,发现这种处理能够改变金属纳米结构的透射和对荧光材料的光致发光具有调控特性。通过改变热退火处理的温度和时间可以进一步调控金属纳米结构的光学特性。3.我们在这种经热退火处理过的金属纳米结构上搭载一层含有荧光指示剂的溶胶凝胶组成光学氧气传感器的核心传感材料。通过改变金属纳米结构的厚度、退火温度及时间,可以很好的调控传感的灵敏度。这种光学氧气传感有助于在低氧浓度领域的研究和发展。
【关键词】：金属纳米结构 表面等离激元 光学氧气传感器 光致发光
【学位授予单位】：江西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O484;TP212
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 表面等离激元的简介8-14
• 1.1.1 表面等离激元的基本理论8-10
• 1.1.2 色散关系10-12
• 1.1.3 表面等离激元的激发和转播12-14
• 1.2 表面等离激元的应用—表面增强荧光效应14-15
• 1.3 本论文的主要内容和章节安排15-16
• 2 金属薄膜结构的理论计算和研究16-24
• 2.1 数值模拟技术的简介16
• 2.2 时域有限差分法16-18
• 2.3 金属薄膜的透光性研究18-23
• 2.3.1 引言18-19
• 2.3.2 结构设计19-20
• 2.3.3 结果与讨论20-22
• 2.3.4 小结22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 金纳米薄膜的表面等离激元性质的研究24-28
• 3.1 引言24
• 3.2 实验方法24-25
• 3.2.1 样品的制备24-25
• 3.3 实验结果与讨论25-27
• 3.4 本章小结27-28
• 4 光学氧气传感的设计与研究28-37
• 4.1 引言28-29
• 4.2 荧光淬灭效应29
• 4.3 实验设计29-32
• 4.3.1 实验器材29-30
• 4.3.2 实验过程30-32
• 4.4 结果与讨论32-36
• 4.5 本章小结36-37
• 5 论文总结与展望37-39
• 5.1 论文总结37
• 5.2 展望37-39
• 参考文献39-46
• 致谢46-47
• 在读期间公开发表论文（著）及科研情况47

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李志远;李家方;;金属纳米结构表面等离子体共振的调控和利用[J];科学通报;2011年32期

2 杨国桢;;评《金属纳米结构表面等离子体共振的调控和利用》[J];科学通报;2012年Z1期

3 ;王文忠教授在金属纳米结构制备及其特性研究取得重要进展[J];中央民族大学学报(自然科学版);2013年03期

4 闫卫国;李祖斌;田建国;;非对称金属纳米球壳的制备及光学性质研究[J];南开大学学报(自然科学版);2013年03期

5 游荣义;何红生;黄晓菁;;金属纳米锥表面吸附分子分布的数值模拟[J];计算物理;2011年01期

6 ;封面故事[J];地球学报;2011年01期

7 程浩;刘鸿;汪令江;郑勇林;;铁磁金属纳米点接触的磁电阻[J];成都大学学报(自然科学版);2010年03期

8 包雪峰;;双金属纳米结构光学特性分析[J];科技信息;2013年10期

9 周济,李龙土,桂治轮,张孝文;铁电体-金属纳米微粒复合材料的制备与性质[J];科学通报;1996年06期

10 周振婷;杨理;姚洁;叶燃;徐欢欢;叶永红;;多层金属纳米点阵的制备及其光学性质的研究[J];物理学报;2013年18期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王仲珏;;金属纳米变质技术新进展[A];2010年中国铸造活动周论文集[C];2010年

2 李志远;;金属纳米微结构和颗粒的表面等离子体共振[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

3 黄川;宋晓艳;魏君;韩清超;;金属纳米晶热稳定性的计算机仿真与实验研究[A];第十二届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2008年

4 李亚栋;;金属纳米催化[A];第六届全国物理无机化学会议论文摘要集[C];2012年

5 李亚栋;;金属纳米催化[A];第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2012年

6 宋晓艳;张久兴;李乃苗;高金萍;杨克勇;刘雪梅;;金属纳米晶和纳米粒子材料热力学特性的模拟计算与实验研究[A];2005年全国计算材料、模拟与图像分析学术会议论文集[C];2005年

7 王树林;李生娟;杜妍辰;徐波;李来强;朱岩;;金属纳米结构的干法室温大规模制备[A];第八届全国颗粒制备与处理学术和应用研讨会论文集[C];2007年

8 吴炳辉;陈光需;代燕;郑南峰;;贵金属纳米晶的表界面调控[A];第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2012年

9 郭霞;张巧;叶伟;谢芳;赵清;杨剑;;金基纳米棒的选择性腐蚀制备新颖多金属纳米结构[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第33分会：纳米材料合成与组装[C];2014年

10 童明良;刘俊良;冷际东;郭鹏虎;;系列4f/3d-4f金属纳米分子磁体的组装与磁-构关系研究[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 本报记者 危丽琼;双金属纳米簇催化剂“1+1>2”[N];中国化工报;2013年

2 张巍巍;美开发出高度控制金属纳米结构的方法[N];科技日报;2012年

3 记者　 毛黎;碳纳米管与金属纳米导线成功连接[N];科技日报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 孙明斐;异常一维金属纳米结构弹性及塑性的分子动力学模似表征[D];复旦大学;2014年

2 李楠庭;石墨烯负载金属纳米结构的制备及性能表征[D];南京大学;2015年

3 宋玮;多肽/金属纳米簇的制备及其用于生物分析检测研究[D];南昌大学;2015年

4 伍铁生;基于金属纳米结构的光传输特性及其应用研究[D];北京邮电大学;2015年

5 王超;Ir基贵金属纳米晶制备及其催化性质研究[D];吉林大学;2016年

6 武振楠;基于金属纳米点的超薄二维组装结构构筑[D];吉林大学;2016年

7 吴菲菲;金属纳米结构的构筑及其在传感中的应用[D];吉林大学;2016年

8 程毅;液相基底表面金属纳米结构形成机理的计算机模拟[D];浙江大学;2016年

9 夏良平;基于金属纳米结构的纳光子器件研究[D];中国科学院研究生院（光电技术研究所）;2014年

10 古杨;基于局域表面等离激元共振的金属纳米结构折射率传感[D];武汉大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 祝国民;原位液体透射电镜芯片的研发及基于此技术的贵金属纳米晶生长和刻蚀研究[D];浙江大学;2015年

2 倪媛;贵金属纳米结构的可控合成及其光热效应研究[D];南京航空航天大学;2015年

3 杨荣;贵金属纳米晶合成及其性能研究[D];浙江理工大学;2015年

4 吴佳;基于金属纳米簇的光学分析方法研究[D];陕西师范大学;2015年

5 赵婷;贵金属纳米结构的消光特性研究[D];陕西师范大学;2015年

6 蔡正杰;表面等离激元诱导的金属纳米宽单频带和窄多频带光透明特征研究[D];江西师范大学;2015年

7 韩淑华;中空、多孔贵金属纳米结构的构筑及其机理、性能研究[D];温州大学;2015年

8 沈琪;金属纳米颗粒阵列的局域表面等离激元共振研究[D];南京大学;2014年

9 王婧;金属纳米结构在超宽带电磁波中的局域增强特性及应用研究[D];电子科技大学;2014年

10 刘花;荧光性的金属纳米簇合成及传感性能研究[D];浙江师范大学;2015年

，

本文编号：628440