金屬納米顆粒的等離子體模式與光熱耦合性質(zhì)研究.pdf

1、金屬納米顆粒（Metal Nanoparticles,MNPs）與光彼此作用時(shí)，由于其獨(dú)特的局域表面等離子體共振特性，近些年引起了科學(xué)家的廣泛關(guān)注。當(dāng)金屬顆粒的直徑小于50nm時(shí)，共振吸收占據(jù)主導(dǎo)作用，從而產(chǎn)生熱能，利用此原理MNPs可以作為納米尺度上的熱源，這使得MNPs的光熱效應(yīng)近些年來成為了研究熱點(diǎn)。雖然人們對(duì)基于等離激元納米顆粒熱效應(yīng)的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛的研究,但關(guān)于其產(chǎn)熱的原理依然還有許多待探討的問題，特別是其表面等離子體共振模式

2、對(duì)溫度變化的影響尚不清楚。目前，關(guān)于單個(gè)金屬納米顆粒及其陣列光學(xué)性質(zhì)的研究，基本集中在研究周圍的介質(zhì)、納米顆粒自身的尺寸大小、形狀以及顆粒之間的耦合對(duì)共振波長的影響，而且這些研究都僅僅考慮了偶極模式的作用，更高階的共振模式很少被研究，甚至有時(shí)候直接被忽略了。
　　針對(duì)以上問題，本文分別對(duì)不同形貌的單個(gè)金屬納米顆粒產(chǎn)生的表面等離子體共振峰以及雙金屬陣列的耦合共振與溫度變化的關(guān)聯(lián)進(jìn)行了研究。本文借助仿真軟件有限元多物理場，首先我們定量

3、研究了不同形貌的單個(gè)金屬納米顆粒的局域表面等離子共振效應(yīng)及其光熱耦合現(xiàn)象，定性的分析了各個(gè)等離子體共振峰產(chǎn)生的物理原因以及對(duì)溫度變化的影響。我們發(fā)現(xiàn)，相同條件下對(duì)于橫截面積相等的各種金屬納米顆粒，周長越長，顆粒越尖銳，其等離子體模式的共振峰越多，對(duì)其溫度變化的影響增大，并且其共振波長相對(duì)于金屬納米球的共振波長的偏移量也增大，即紅移現(xiàn)象越明顯；相同形貌下，各個(gè)共振峰對(duì)溫度變化的影響也不一樣，偶極子對(duì)溫度的影響大于四偶極子對(duì)溫度的影響。其次

4、我們主要研究了Au和 Ag兩種不同材料相同形貌的兩個(gè)金屬納米球之間的耦合現(xiàn)象，分析了其共振波長的標(biāo)度規(guī)律，以及它們的耦合等離子體模式和溫度之間的關(guān)聯(lián)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)顆粒之間的距離減小時(shí)，共振波長紅移，共振峰的數(shù)目增加，顆粒的溫度升高；同時(shí)我們也發(fā)現(xiàn)，距離的變化對(duì)Au納米球共振波長的影響大于對(duì)Ag納米球的影響。最后，我們對(duì)本文的研究工作進(jìn)行了總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上展望了將來可以開展的工作。本文通過有限元模擬，我們得出了各種形貌以及陣列的等離子體