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，由于其獨特的局域表面等離子體共振特性，近些年引起了科學家的廣泛關(guān)注。當金屬顆粒的直徑小于50nm時，共振吸收占據(jù)主導作用，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的光熱效應近些年來成為了研究熱點。雖然人們對基于等離激元納米顆粒熱效應的應用進行了廣泛的研究,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、對溫度變化的影響尚不清楚。目前，關(guān)于單個金屬納米顆粒及其陣列光學性質(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，甚至有時候直接被忽略了。
　　針對以上問題，本文分別對不同形貌的單個金屬納米顆粒產(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金屬納米顆粒的局域表面等離子共振效應及其光熱耦合現(xiàn)象，定性的分析了各個等離子體共振峰產(chǎn)生的物理原因以及對溫度變化的影響。我們發(fā)現(xiàn)，相同條件下對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，對其溫度變化的影響增大，并且其共振波長相對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，各個共振峰對溫度變化的影響也不一樣，偶極子對溫度的影響大于四偶極子對溫度的影響。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金屬納米球之間的耦合現(xiàn)象，分析了其共振波長的標度規(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)，當顆粒之間的距離減小時，共振波長紅移，共振峰的數(shù)目增加，顆粒的溫度升高；同時我們也發(fā)現(xiàn)，距離的變化對Au納米球共振波長的影響大于對Ag納米球的影響。最后，我們對本文的研究工作進行了總結(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