本文關(guān)鍵詞：金屬表面等離子體激元與分子相互作用及其時(shí)間分辨光譜研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：信息化領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)成為影響整個(gè)人類社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展的至關(guān)重要的因素之一。人類對(duì)信息化發(fā)展的需求越來越高。由于量子限域效應(yīng)的制約，在目前信息化領(lǐng)域扮演重要角色的微電子芯片已經(jīng)很難按照摩爾定律所預(yù)言的速度飛速地向前發(fā)展。集成光路由于其具有高度集成、快速響應(yīng)以及高速傳遞信息的的特點(diǎn)，在全光通訊等領(lǐng)域具有極其廣闊的應(yīng)用前景。但是光學(xué)衍射極限的限制是在亞微米尺度下實(shí)現(xiàn)微納集成光路最大的瓶頸。表面等離子體激元為突破光學(xué)衍射極限實(shí)現(xiàn)納米光學(xué)器件提供了解決方案，，近年來受到了研究人員的廣泛關(guān)注。但是對(duì)于金屬表面等離子體激元來說，金屬吸收引起的損耗比較大，在一些情況下需要引入增益介質(zhì)來降低損耗，這就存在一個(gè)表面等離子體激元與物質(zhì)相互作用的問題；同時(shí)，表面等離子體激元與物質(zhì)相互作用也是一些器件的工作基礎(chǔ)。研究表面等離子體激元與分子相互作用，對(duì)基礎(chǔ)物理研究方面以及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域都有著重要意義。 到目前為止，利用時(shí)間分辨光譜技術(shù)研究表面等離子體激元與分子耦合相互作用的工作還不完善。對(duì)于弱相互作用，耦合發(fā)射受到吸收增強(qiáng)的干擾，利用時(shí)間分辨光譜的深入研究較少，機(jī)理尚有爭論；強(qiáng)相互作用方面，相關(guān)工作都是在非共振激發(fā)下研究的，此時(shí)熱效應(yīng)占主導(dǎo)，不能表現(xiàn)其本征的性質(zhì)。 本論文主要是針對(duì)目前表面等離子體激元與分子耦合相互作用的研究中存在的問題，做了兩方面的工作，第一，制備了能夠?qū)崿F(xiàn)表面等離子體激元耦合熒光發(fā)射的樣品，利用搭建的時(shí)間分辨熒光各向異性測(cè)試系統(tǒng)研究其各向異性弛豫性質(zhì)；第二，制備了J-聚集染料分子和金納米棒粒子的強(qiáng)耦合雜化體系，并利用搭建的飛秒泵浦-探測(cè)系統(tǒng)研究了超快動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，主要內(nèi)容如下： （一）利用單通道測(cè)試法，搭建了基于時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)的時(shí)間分辨熒光各向異性測(cè)試系統(tǒng)，時(shí)間分辨率為0.2ns，測(cè)試窗口范圍為50ns。 （二）搭建了可以寬譜測(cè)量的飛秒泵浦-探測(cè)系統(tǒng)，測(cè)量波長范圍從350nm到800nm，激發(fā)光波長可調(diào)諧范圍從350nm到700nm，時(shí)間分辨率為100fs，測(cè)試窗口范圍為1500ps。 （三）利用雙光束干涉制備了周期為375nm納米光柵結(jié)構(gòu)。在納米光柵結(jié)構(gòu)上利用熱蒸發(fā)法蒸鍍了50nm的銀膜和30nm Alq3分子。在排除表面等離子體激元誘導(dǎo)吸收增強(qiáng)干擾的前提下，觀察到了表面等離子體激元耦合熒光發(fā)射調(diào)控Alq3分子的熒光光譜。研究了表面等離子體激元耦合發(fā)射熒光的穩(wěn)態(tài)性質(zhì)，表征了其角度依賴定向發(fā)射及高度p偏振的特性。利用FDTD數(shù)值模擬研究了熒光定向發(fā)射和光柵結(jié)構(gòu)表面等離子體激元吸收色散曲線的關(guān)系。利用搭建的時(shí)間分辨熒光各向異性測(cè)試系統(tǒng)研究了其各向異性熒光弛豫曲線，發(fā)現(xiàn)表面等離子激元耦合發(fā)射的熒光在熒光衰減時(shí)間內(nèi)各向異性值始終接近于-0.5。給出了表面等離子體耦合熒光是表面等離子體發(fā)光的新證據(jù)。 （四）制備成了J-聚集染料分子和表面等離子體激元強(qiáng)耦合的雜化體系。通過穩(wěn)態(tài)吸收可以看出雜化結(jié)構(gòu)有大約190meV的拉比劈裂。我們利用泵浦-探測(cè)技術(shù)，在共振激發(fā)條件下，觀測(cè)到了一個(gè)新的瞬態(tài)吸收光譜結(jié)構(gòu)，給出了強(qiáng)耦合雜化態(tài)存在的直接實(shí)驗(yàn)證據(jù)。通過分別測(cè)量上能態(tài)和下能態(tài)激發(fā)條件下雜化態(tài)的弛豫壽命，證明了金屬表面等離子體激元同分子的強(qiáng)耦合與光學(xué)模式同激子的強(qiáng)耦合性質(zhì)等效。更進(jìn)一步了解了金屬表面等離子體激元與分子強(qiáng)耦合相互作用的光物理性質(zhì)，為利用表面等離子體激元將傳統(tǒng)光學(xué)器件納米化提供了理論支持。
【關(guān)鍵詞】：表面等離子體激元 時(shí)間分辨熒光各向異性 表面等離子體激元耦合熒光發(fā)射 強(qiáng)耦合相互作用 泵浦-探測(cè)技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN25
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-43
• 1.1 引言11
• 1.2 表面等離子體激元的研究歷程11-15
• 1.3 表面等離子體激元的基本理論15-36
• 1.3.1 麥克斯韋方程組和金屬導(dǎo)體對(duì)電磁波吸收15-18
• 1.3.2 自由電子氣的介電函數(shù)18
• 1.3.3 長程表面等離子體激元18-25
• 1.3.4 局域表面等離子體激元25-36
• 1.4 表面等離子體激元與分子的相互作用36-41
• 1.4.1 表面等離子體激元與分子相互作用的分類36-38
• 1.4.2 表面等離子體激元與分子相互作用的研究進(jìn)展38-41
• 1.5 本論文的研究思路和內(nèi)容41-43
• 第二章 時(shí)間分辨測(cè)試系統(tǒng)的搭建43-69
• 2.1 引言43
• 2.2 時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)43-61
• 2.2.1 時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)組成43-46
• 2.2.2 時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)的基本原理46-49
• 2.2.3 時(shí)間分辨各向異性熒光49-59
• 2.2.4 本實(shí)驗(yàn)中所用 TCSPC 光路及采集系統(tǒng)59-61
• 2.3 飛秒泵浦-探測(cè)系統(tǒng)61-68
• 2.3.1 飛秒泵浦-探測(cè)系統(tǒng)的基本原理61-64
• 2.3.2 飛秒泵浦-探測(cè)系統(tǒng)的激光光源及光學(xué)附件64-65
• 2.3.3 飛秒泵浦-探測(cè)系統(tǒng)光路65-68
• 2.4 本章小結(jié)68-69
• 第三章 銀納米光柵結(jié)構(gòu)的表面等離子體激元對(duì) Alq3分子熒光調(diào)控的研究69-89
• 3.1 引言69
• 3.2 樣品制備69-74
• 3.2.1 光柵結(jié)構(gòu)制備69-72
• 3.2.2 Ag 及 Alq3分子的蒸鍍72-74
• 3.3 表面等離子體激元對(duì)穩(wěn)態(tài)熒光光譜的調(diào)制74-81
• 3.3.1 受調(diào)制后的熒光光譜的性質(zhì)74-79
• 3.3.2 FDTD 數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)數(shù)值的對(duì)比79-81
• 3.4 時(shí)間分辨各向異性光譜81-87
• 3.5 本章小結(jié)87-89
• 第四章 金納米粒子與 J-聚集染料分子（Thia）強(qiáng)耦合作用的研究89-103
• 4.1 引言89-90
• 4.2 金納米棒/J-聚集染料雜化體系的制備90-93
• 4.2.1 合成所用試劑90
• 4.2.2 制備方法及過程90-93
• 4.3 金納米棒/J-聚集染料雜化體系穩(wěn)態(tài)光譜特性93-95
• 4.4 金納米棒/J-聚集染料雜化體系時(shí)間分辨光譜及動(dòng)力學(xué)特性95-101
• 4.4.1 非共振激發(fā)條件下雜化體系時(shí)間分辨光譜及動(dòng)力學(xué)特性95-97
• 4.4.2 共振激發(fā)條件下雜化體系時(shí)間分辨光譜及動(dòng)力學(xué)特性97-101
• 4.5 本章小結(jié)101-103
• 第五章 總結(jié)與展望103-107
• 5.1 工作總結(jié)103-104
• 5.2 前景展望104-107
• 參考文獻(xiàn)107-121
• 作者簡介及在學(xué)期間所取得的科研成果121-123
• 致謝123

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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5 黃志洵;;金屬電磁學(xué)理論的若干問題[J];中國傳媒大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年04期

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10 李博;光纖SPR傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及應(yīng)用[D];北京郵電大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：金屬表面等離子體激元與分子相互作用及其時(shí)間分辨光譜研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：284959