金屬納米孔洞結(jié)構(gòu)的局域電場(chǎng)增強(qiáng)研究.pdf

1、隨著生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)蛋白質(zhì)、DNA等的研究已經(jīng)達(dá)到單分子水平，單分子檢測(cè)成為生命科學(xué)領(lǐng)域近十年來迅速發(fā)展的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。本論文以利用周期性納米金屬孔洞結(jié)構(gòu)、缺陷納米金屬孔洞結(jié)構(gòu)進(jìn)行單分子探測(cè)為研究出發(fā)點(diǎn)，研究利用金屬和介質(zhì)等納米結(jié)構(gòu)的局域電場(chǎng)增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)高靈敏納米孔洞光學(xué)檢測(cè)，通過控制熒光分子所處的局域電磁環(huán)境實(shí)現(xiàn)更高的熒光增強(qiáng)因子，從而提高單分子檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確率。本文主要研究基于金屬納米孔洞結(jié)構(gòu)的表面等離子體激元（SPP）的

2、局域電場(chǎng)增強(qiáng)，模擬光學(xué)周期性金屬納米孔洞和缺陷金屬納米孔洞結(jié)構(gòu)，分析納米結(jié)構(gòu)的反射特性，局域電場(chǎng)增強(qiáng)。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　1.建立了一種簡(jiǎn)化的金屬周期結(jié)構(gòu)納米孔洞理論分析模型—二維納米金屬凹槽結(jié)構(gòu)模型。簡(jiǎn)化模型的建立大幅度地提高了計(jì)算效率，給出了各種結(jié)構(gòu)參數(shù)下的詳細(xì)分析結(jié)果，包括凹槽深度和光學(xué)周期對(duì)結(jié)構(gòu)反射光譜及局域電場(chǎng)增強(qiáng)效果的影響。同時(shí)，揭示了當(dāng)凹槽深度一定時(shí)金屬納米結(jié)構(gòu)的反射光譜存在“消極”現(xiàn)象。
　　2.模擬缺陷

3、金屬納米結(jié)構(gòu)的反射特性及局域電場(chǎng)增強(qiáng)的特點(diǎn)。與光子晶體相似，通過引入缺陷結(jié)構(gòu)，打破結(jié)構(gòu)的光學(xué)周期性，從而引入缺陷模式，調(diào)節(jié)光子態(tài)密度，實(shí)現(xiàn)了局域電場(chǎng)增強(qiáng)達(dá)到50倍以上。
　　3.模擬三維金屬納米孔洞結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了局域電場(chǎng)增強(qiáng)。同時(shí)，對(duì)用于單分子探測(cè)的金屬納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)作用。
　　4.利用缺陷金屬納米結(jié)構(gòu)對(duì)周圍環(huán)境介質(zhì)的折射率進(jìn)行探測(cè)。借助局域電場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)，大大提高了探測(cè)靈敏度，探測(cè)靈敏度達(dá)到700nm/RIU。與光