納米光學天線的特性與應用研究.pdf

1、表面等離子體共振(Surface plasmon resonance,SPR)現(xiàn)象的選擇性近場增強效應是許多新穎技術的基石,尤其是在表面光學檢測方面,包括生物傳感、超分辨率成像以及表面增強拉曼散射光譜檢測等。基于SPR增強效應的光學納米技術和結構體系研究對設計微型化、集成化的光學檢測芯片有著重要參考作用,這方面的研究已經(jīng)成為當前國內(nèi)外所廣泛關注的熱門研究領域之一?；赟PR現(xiàn)象設計的納米金屬結構能夠針對特殊波段的光產(chǎn)生明顯優(yōu)于其他波段光

2、的近場增強效應,可以將其稱為納米光學天線。對本文以“貴州省國際科技合作計劃項目”為依托,對用于折射率檢測的SPR傳感原理進行了深入研究,在此基礎上研究微觀范圍內(nèi)金屬納米結構的共振增強特性,設計適用于亞波長尺寸范圍內(nèi)折射率檢測的金屬納米結構。
　　本文采用電磁場仿真方法開展研究,在分析研究常用電磁場仿真算法的基礎上選擇CST MW工作室作為研究平臺,并根據(jù)檢測應用的情況對金屬色散材料(Au)、激勵源、透光介質(zhì)等參數(shù)進行了設計。在具體

3、設計中,首先研究了納米顆粒、對偶極子結構的表面等離子體共振特性,包括共振頻率、共振幅度與結構形狀參數(shù)的關系以及襯底的增強效應。在此基礎上選擇偶極子結構為對象研究其SPR特性與周圍折射率環(huán)境的關系,并設計了能夠靈敏反應折射率變化的E型對偶極子結構。最后,探討了將納米陣列結構用于折射率測量的潛力。
　　本文的研究對能夠提高SPR增強效應的新結構設計具有較為重要的參考價值和研究意義。這些新型的納米金屬結構不僅能用于表面光學傳感技術,在能