發(fā)布時(shí)間：2018-05-25 01:11

  本文選題：雙金納米粒子 + 共振耦合��； 參考：《大連理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：光學(xué)檢測(cè)微納米粒子在納米光電子、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值和研究?jī)r(jià)值,而研究雙納米粒子共振耦合對(duì)圖像的增強(qiáng)效果,對(duì)提升光學(xué)探測(cè)納米粒子技術(shù)水平具有重要意義。在高會(huì)聚的光場(chǎng)激勵(lì)下,金屬納米粒子產(chǎn)生局域表面等離子體效應(yīng),對(duì)圖像有增強(qiáng)效果,因此可以將納米粒子用于生物探針,對(duì)生物體做納米顯微成像。本論文應(yīng)用三維時(shí)域有限差分法(3D-Finite Difference Time Domain),主要研究了雙金屬納米粒子結(jié)構(gòu)的耦合共振特性和共振耦合對(duì)圖像的增強(qiáng)效果。本文的研究成果將廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)顯微成像領(lǐng)域,更易于對(duì)疾病作出早期診斷。在顯微成像中,共振增強(qiáng)的強(qiáng)度和共振光譜特征一直是學(xué)者們感興趣的課題,但目前還未有深入的研究,本論文利用三維時(shí)域有限差分法,系統(tǒng)研究了單、雙體金屬納米結(jié)構(gòu)的耦合共振特性和近場(chǎng)分布之間的關(guān)系,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論。本課題的研究成果將廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)顯微成像領(lǐng)域,更易于對(duì)疾病作出早期診斷。金納米粒子具有易制備、易修飾、體積小,毒性低,且生物相容性良好等特性,可以作為生物探針,另外雙納米粒子的局域表面等離子體效應(yīng)能增強(qiáng)信號(hào),更便于生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用。本文研究了：1)利用FDTD方法,建立模型,詳細(xì)說明了模型的建立及參數(shù)設(shè)定。計(jì)算了單納米金球和雙納米粒子的消光曲線和近場(chǎng)電場(chǎng)分布；計(jì)算了不同間距的雙納米金球的消光曲線及近場(chǎng)電場(chǎng)分布,比較了單納米金球和雙納米金球的消光曲線和能量分布,可以明確雙納米金球間存在局域表面等離子體效應(yīng),并利用這個(gè)效應(yīng)探索對(duì)在圖像增強(qiáng)上應(yīng)用；2)研究了雙納米金球與會(huì)聚光相互作用,雙納米球?qū)?huì)聚光的散射作用；3)通過生物化學(xué)手段,自己設(shè)計(jì)并制作了直徑為60nm,間距為2nm左右的雙納米金球,并通過SEM掃描驗(yàn)證,用于光學(xué)掃描實(shí)驗(yàn)。在本文中,通過模型仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了60 nm直徑雙納米金球耦合共振對(duì)圖像增強(qiáng)。本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：1)應(yīng)用數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)兩種手段驗(yàn)證了雙納米金球共振耦合對(duì)圖像的增強(qiáng)效果；2)通過FDTD方法的計(jì)算,明確了共振耦合作用與雙納米金球間距的關(guān)系；3)應(yīng)用DNA技術(shù)控制雙納米金球的距離,并用SEM和TEM方法驗(yàn)證了樣品質(zhì)量,并應(yīng)用于光學(xué)掃描成像。
[Abstract]:Optical detection of microparticles has important application value and research value in the field of nano-photoelectron, biomedicine and so on. It is of great significance to improve the technical level of optical detection of nanoparticles. Under the excitation of highly convergent light field, the metal nanoparticles produce local surface plasma effect, which can enhance the image, so the nanoparticles can be used as biological probes to make nanomicroscopic imaging of organisms. In this paper, 3D finite difference time-domain method is used to study the coupling resonance characteristics of bimetallic nanoparticles and the effect of resonance coupling on image enhancement. The results of this paper will be widely used in biomedical microscopic imaging, and it is easier to make early diagnosis of diseases. In microscopic imaging, the intensity of resonance enhancement and the characteristics of resonance spectrum have always been a topic of interest to scholars, but no in-depth research has been done at present. In this paper, we use the three-dimensional finite-difference time-domain method to systematically study the singlet. The relationship between the coupling resonance characteristics and the near field distribution of binary metal nanostructures is verified by experiments. The research results of this paper will be widely used in biomedical microscopic imaging, and it is easier to make early diagnosis of diseases. Gold nanoparticles have the characteristics of easy preparation, easy modification, small volume, low toxicity, and good biocompatibility, and can be used as biological probes. In addition, the local surface plasma effect of double nanoparticles can enhance the signal. More convenient for biomedical applications. In this paper, the FDTD method is used to establish the model, and the establishment of the model and the parameter setting are discussed in detail. The extinction curve and near field electric field distribution of single nanometre gold ball and double nanocrystalline gold ball are calculated, and the extinction curve and near field electric field distribution of double nanometer gold ball with different spacing are calculated. The extinction curve and energy distribution of single and double nanocrystalline gold spheres are compared. It is clear that there is a local surface plasma effect between the two nanometers. And using this effect to explore the interaction between the two nanometre gold spheres participating in the gathering light, and the scattering action of the double nanospheres to the condensed light by biochemical means. The double nanometre gold spheres with a diameter of 60 nm and a distance of about 2nm are designed and fabricated, and verified by SEM scanning, they are used in optical scanning experiments. In this paper, through the simulation results and experimental data, 60 nm diameter double nanometre gold sphere coupling resonance is realized to enhance the image. In this paper, the main innovation point: 1) using numerical simulation and experiment to verify the effect of double nanometre gold sphere resonance coupling on image enhancement. (2) the FDTD method is used to calculate the image enhancement effect. The relationship between the resonance coupling and the distance between the two nanometre gold spheres is clarified. The DNA technique is used to control the distance between the two nanometers, and the sample quality is verified by SEM and TEM methods, and used in optical scanning imaging.
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R310

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本文編號(hào)：1931398