金屬納米顆粒太赫茲波段的表面增強(qiáng)拉曼散射研究.pdf

1、太赫茲波譜位于紅外與微波之間，它屬于以經(jīng)典理論為基礎(chǔ)的電子學(xué)和以量子躍遷理論為基礎(chǔ)的光子學(xué)交疊區(qū)域，由于性質(zhì)呈現(xiàn)出一系列特殊性，因此太赫茲波在醫(yī)學(xué)、成像、通信和天文等諸多領(lǐng)域，尤其在生物大分子探測(cè)方面有著突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。表面增強(qiáng)拉曼散射（Surface-enhanced Raman Scattering，SERS）技術(shù)在生物大分子檢測(cè)方面與太赫茲有很多共同點(diǎn)，將太赫茲波與SERS結(jié)合起來(lái)形成一種基于SERS的太赫茲探測(cè)技術(shù)，在生物大分子

2、檢測(cè)過(guò)程有著明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅可以描述生物大分子的分子結(jié)構(gòu)，而且可以對(duì)生物分子的濃度進(jìn)行檢測(cè)。金屬納米顆粒的表面電磁增強(qiáng)效果是SERS基底組成部分，使用時(shí)域有限差分（Finite Difference Time Domain，F(xiàn)DTD）方法對(duì)其進(jìn)行數(shù)值計(jì)算與模擬是本文的研究基礎(chǔ)。本文就太赫茲技術(shù)與SERS技術(shù)相結(jié)合的研究命題進(jìn)行了以下研究:
　　1)分析了拉曼散射的形成原理與表面增強(qiáng)拉曼散射的增強(qiáng)機(jī)理，針對(duì)太赫茲波技術(shù)和SERS技術(shù)

3、相結(jié)合的基礎(chǔ)模型進(jìn)行了深入研究。
　　2)研究了描述電磁場(chǎng)的Maxwell方程組在FDTD計(jì)算域的差分形式，并著重分析了金屬納米顆粒的色散特性在數(shù)值計(jì)算過(guò)程中的處理方式。
　　3)使用FDTD方法對(duì)金屬納米顆粒在太赫茲波段的增強(qiáng)因子大小分布情況進(jìn)行了深入研究，從基礎(chǔ)上證明太赫茲波技術(shù)與SERS技術(shù)相結(jié)合的合理適用性。通過(guò)對(duì)金納米顆粒二聚體“熱點(diǎn)”處的近場(chǎng)拉曼電磁增強(qiáng)效果進(jìn)行計(jì)算仿真，得到了“熱點(diǎn)”處的電磁增強(qiáng)因子可以達(dá)到10