表面等离激元纳米量筒研究

论文摘要

金属纳米颗粒在表面等离激元效应的影响下可以和电磁辐射产生独特的相互作用,这一相互作用可以使得在近场的区域内电磁场分布强度的大幅提高。而当多个金属纳米颗粒以一定的方式排列组合成为周期性的阵列结构之时,每个纳米粒子的近场会与邻近粒子产生耦合作用,这会使得等离子体振荡也互相耦合。正是这种粒子之间的等离子体耦合促使附着在纳米颗粒连接处的分子的光谱信号强烈增强,从而产生了对各种物质分子传感和检测的功能。表面等离激元目前被广泛应用于光电检测、传感,生物成像、太阳能电池、表面增强拉曼等领域。基于对纳米量级的液体体积精确测量的需要,我们利用纳米孔洞阵列对金属表面等离子激元的增强效应,设计了一种纳米量筒。当不同体积的液体装入这个量筒之中后,我们使用光谱仪测量其反射曲线,可以发现反射率的谐振谷位置有明显的偏移。因此,我们可以通过该谐振谷的位置来精确计算量筒内液体的体积。该量筒能快速、准确地测量纳米尺度液体的体积,且具有无破坏性、非侵入性、方便快捷的优势。经过实验验证,在入射光垂直入射的情况下,这款量筒的量程范围可达1.96×106nm3-9.82×106nm3,最小分辨力为4.91×104nm3,这些参数还可以通过改变入射光的入射角度来进一步提高。上述种种优良的测量性能在当前的市场下拥有极其广阔的发展应用前景。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 表面等离激元的基本原理
•   1.3 纳米量尺简介
•   1.4 论文研究内容及结构安排
• 第二章 基于周期性金纳米孔洞阵列的纳米量筒结构的仿真研究
•   2.1 前言
•   2.2 纳米量筒结构参数分析与设计
•     2.2.1 影响纳米量筒结构的参数讨论
•     2.2.2 纳米量筒单位孔洞边长的选择
•     2.2.3 纳米量筒孔洞深度的研究与分析
•     2.2.4 纳米量筒孔洞半径的研究与分析
•   2.3 选定结构的测量效果仿真与分析
•     2.3.1 所设计结构的灵敏度分析
•     2.3.2 所设计结构的品质因数分析
•     2.3.3 所设计结构测量不同体积液体时电场分布分析
•     2.3.4 所设计结构对不同液体测量效果的分析
•     2.3.5 所设计结构的测量性能总结
•   2.4 纳米量筒结构的优化与改进
•     2.4.1 通过改变入射光角度提高测量性能
• 2实现对极微量液体体积的测量'>    2.4.2 通过在孔洞底部沉积SiO₂实现对极微量液体体积的测量
•   2.5 本章小结
• 第三章 基于周期性金纳米孔洞阵列的纳米量筒结构的实验分析
•   3.1 前言
•   3.2 纳米量筒样片的制备与加工
•   3.3 所制备样片的空载性能测试
•   3.4 对于测量的纳米尺度试剂的分析与选择
•   3.5 对装载有石蜡的样片的实验测量
•     3.5.1 样片装载石蜡的实验方法
•     3.5.2 对装载有石蜡的样片的测量结果
•   3.6 对装载有聚苯乙烯微球的样片的实验测量
•     3.6.1 样片装载聚苯乙烯微球的实验方法
•     3.6.2 装载有聚苯乙烯微球的样片测量结果与电镜照片
•   3.7 本章小结
• 第四章 总结与展望
•   4.1 总结
•   4.2 展望
• 参考文献
• 科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈玺钊

导师: 朱锦锋

关键词: 等离激元,孔洞阵列,纳米量筒

来源: 厦门大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,材料科学

单位: 厦门大学

分类号: O53;TB383.1

总页数: 73

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