發(fā)布時間：2017-11-14 20:52

  本文關鍵詞：各向異性金屬納米結構等離激元光學特性及在方向探針和極化信息加密中的應用

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【摘要】：金屬納米結構由于局域表面等離激元的存在,使其具有豐富的光學性質。在生物醫(yī)學、超材料、能源、信息等諸多領域都有很好的應用前景。而各向異性金屬納米結構是等離激元納米顆粒中的一個重要組成部分,由于其形狀和組成上的各向異性,使其具有入射光極化方向和顆粒取向相關等特有的光學性質。這在探測生物分子或納米標簽之間的納米間距,追蹤大分子的旋轉和彎曲過程,以及檢測三維極化加密信息等諸多方面具有潛在的應用。目前,利用各向異性金屬納米結構作為納米探針去探測大分子的三維轉動過程或三維極化加密信息的報道還不多。本文系統(tǒng)的研究了半對稱金納米星形、金屬納米棒以及金屬納米顆粒對等各向異性納米結構的三維入射光極化方向和顆粒取向相關的近場和遠場光學特性,給出了相應等離子體共振波長處的電荷分布。通過比較不同極化和取向方向下的電場分布和遠場散射譜,得出了一個普遍適用于納米星型顆粒,納米棒顆粒以及納米顆粒對的散射特性,即對于任意三維極化或取向方向激發(fā)出的散射譜可以表示為一組基散射光譜的線性疊加,其具體形式可以用公式2.4表示。與此同時,研究發(fā)現(xiàn)金核半導體殼納米棒具有與極化相關的Fano共振特性,可以極大地增強其橫向散射譜,該性質的引入拓展了納米棒作為三維轉動追蹤納米探針的傳感性能。本文給出了金納米星形顆粒作為三維極化加密信息探測器的具體探測方法。提出了單根納米棒狀顆粒作為納米探針用于三維取向傳感的探測理論,并且和前人的實驗數(shù)據(jù)很好的吻合。發(fā)現(xiàn)對于金核半導體殼納米棒顆粒,利用其Fano共振引起的橫向等離子體散射模式,可以在不改變入射光波長的情況下,探測不同長度納米棒顆粒的三維取向。與此同時,本文通過引入四角納米星形顆粒作為三維取向傳感器很好的解決了單根棒狀顆粒中自身自轉無法探測的問題。通過數(shù)值仿真驗證了三維極化加密信息探測器和三維取向探針得到的3D極化角和取向角,其誤差都在1°以內。本文利用金屬納米顆粒對之間3D位置和取向相關的散射特性,以及顆粒對之間距離的變化引起共振波長的改變等兩個特性,實現(xiàn)了一個能探測納米標簽全部3D信息(S,β,γ)的納米量角器。與此同時,本文系統(tǒng)的研究了金屬納米顆粒對在電磁耦合作用下的電磁增強效應,以及顆粒對相對位置的變化對增強效應的影響。給出了顆粒對相對位置的變化和SERS增強之間的關系,為SERS三維納米量角器的實現(xiàn)提供了可能。
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1

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