本文選題：表面等離激元 + 銀納米材料��； 參考：《北京郵電大學》2017年博士論文

【摘要】：表面等離激元(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)是局域在金屬和介質(zhì)表面的電磁波,它能夠?qū)⒐鈭鰤嚎s到衍射極限以下,同時又能夠?qū)钟虻碾姶艌鲞M行增強,是實現(xiàn)納米尺度光操控以及集成光子器件的理想選擇。開展關(guān)于表面等離激元的研究,不僅包含了物理研究中關(guān)于光與物質(zhì)相互作用的課題,而且具有豐富的應(yīng)用前景,如量子光學器件、表面等離激元波導和納米激光器等。近年來,表面等離激元的研究獲得了快速的發(fā)展,并且迅速向材料科學、信息科學和光電子科學等學科交叉滲透。伴隨著納米技術(shù)的發(fā)展,特別是物理加工與化學制備方法的提升,越來越多的新形貌貴金屬納米結(jié)構(gòu)得以制備,極大的推動了表面等離激元的發(fā)展。利用化學方法合成的貴金屬納米結(jié)構(gòu)具有光滑的表面及較小的傳輸損耗,是在微納尺度上增強光與物質(zhì)相互作用的理想選擇�；诒砻娴入x激元的熒光調(diào)控在各個領(lǐng)域都取得了重要進展,具有廣闊的應(yīng)用前景。大量的理論和實驗表明當熒光顆粒在貴金屬納米結(jié)構(gòu)附近時,其熒光性質(zhì)會被明顯調(diào)制,包括熒光強度、衰減速率、輻射方向,偏振和光譜等。銀納米線作為表面等離激元波導中最重要的結(jié)構(gòu)之一,其支持的局域等離激元(Local Surface Plasmons, LSPs)模式和傳輸?shù)谋矶入x激元(SPPs)的Fabry-Perot (FP)腔模式可與入射光和量子點同時作用,因此為調(diào)控熒光性質(zhì)提供了豐富的手段。本文從銀納米材料的制備展開研究,利用化學方法制備了不同形貌的銀納米結(jié)構(gòu)�；阢y納米線,我們成功制備了銀納米線-二氧化硅-量子點復合納米線,對復合納米線掃描并進行熒光強度和衰減速率成像,研究了銀納米線對量子點的雙光子熒光調(diào)控。以下是本論文的主要研究成果:1.利用蕓香苷分子協(xié)助制備了棒球形端頭的銀納米線。通過對比實驗研究了棒球形端頭銀納米線的生長機制,實驗結(jié)果表明,蕓香苷分子既作為還原劑,又作為覆蓋劑引導棒球形端頭銀納米線的生成。蕓香苷分子與硝酸銀的摩爾比對生成物的形貌有決定性作用。此外,我們利用新的化學方法制備了銀納米環(huán),通過改變反應(yīng)物摩爾比制備了銀納米片。該部分工作對理解生物分子協(xié)助制備和設(shè)計新形貌銀納米結(jié)構(gòu)有重要的參考價值。2.深入研究了對銀納米線形貌產(chǎn)生影響的因素,得到的實驗結(jié)果對提高銀納米線純度和調(diào)控銀納米線的縱橫比有一定的參考價值�；阢y納米線,制備了銀納米線-二氧化硅-量子點復合納米線,合成過程中避免了副產(chǎn)物二氧化硅球的產(chǎn)生及銀納米線的刻蝕。3.搭建了熒光強度和壽命掃描顯微系統(tǒng),該系統(tǒng)可實現(xiàn)對樣品進行二維或三維掃描,并構(gòu)建熒光強度和壽命的成像圖。解決了搭建該系統(tǒng)的幾個關(guān)鍵性問題,如光斑質(zhì)量問題、納米平移臺TTL (Transistor Transistor Logic)信號的穩(wěn)定輸出問題,降低單光子計數(shù)器暗計數(shù)和復合納米線相對光斑的偏移等問題。該部分工作對搭建類似系統(tǒng)的研究者具有重要的參考價值。4.利用熒光強度和壽命掃描顯微系統(tǒng)掃描了復合納米線,得到了雙光子熒光強度和衰減速率的二維圖。實驗結(jié)果表明量子點雙光子熒光強度和衰減速率依賴于入射光和量子點激發(fā)的LSPs模式和傳輸SPPs的FP腔模式。雙光子熒光的衰減過程分為慢過程和快過程,兩個過程分別是由量子點與SPPs和LSPs模式相互作用引起的。利用有限時域差分算法進行仿真計算,理論計算結(jié)果和實驗結(jié)果吻合。這種入射光偏振和入射位置依賴的熒光強度和衰減速率調(diào)制為控制量子點熒光性質(zhì)提供一種簡便的方法。因此,我們可以參考該工作設(shè)計其他表面等離激元腔用來調(diào)控熒光性質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移過程。我們的研究在很多領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用,如等離激元器件、等離激元標尺和高靈敏度傳感器。
[Abstract]:Surface plasmon polarizes ( SPPs ) are electromagnetic waves localized on the surface of metal and dielectric , which can compress the optical field below the diffraction limit and enhance the local electromagnetic field . A two - dimensional graph of fluorescence intensity and decay rate is presented . The experimental results show that the fluorescence intensity and decay rate depend on the fluorescence intensity and decay rate of the quantum dots . The results show that the fluorescence intensity and decay rate depend on the fluorescence intensity and decay rate of the quantum dots .
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O614.122;TB383.1

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本文編號：2066052