金纳米颗粒的光学性质研究及探测和金纳米结构在太赫兹产生中的应用

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贵金属材料的纳米颗粒及纳米结构，尤其是金和银的纳米颗粒，具有不同于体材料的独特光学性质。金属表面的自由电子在外界电磁场作用下所产生的表面等离子体振动使得金属具有很多的光学应用，而贵金属纳米粒子的独特光学性质即来源于此。基于这些独特的性质，贵金属纳米颗粒和结构在多个领域成为了研究热点，并获得的广泛的应用。因此，更为基础的研究贵金属纳米颗粒及结构的性质非常重要，对于贵金属纳米颗粒及结构在其它各个领域的应用有很高的指导价值。为此，本文从贵金属的基本光学性质出发，依次讨论了金属表面等离子体共振、金属纳米颗粒的局域表面等离子体共振，并进行了以下工作：
　　介绍了有限时域差分法的原理，并利用这种模拟方法定性计算了单个金纳米球和金纳米棒的局域表面等离子体共振以及对入射光的散射性质。随后，对双金纳米球体系进行模拟，探究了金纳米球间距和半径对其局域增强效应的影响。接着以此为基础，设计出了金纳米线阵列配合铌酸锂差频产生太赫兹的器件，通过模拟对其性能进行了较为详细的分析，并讨论了金纳米线阵列的结构参数对太赫兹产生的影响，并提出了钛扩散铌酸锂波导与金纳米线阵列结合的改良方案，获得了毫瓦级别的太赫兹输出。
　　实验方面，以实验室常见器材条件为基础，用单光子荧光和双光子荧光的原理分别对金纳米棒进行了成像尝试。通过使用不同的光路搭建了不同类型的显微镜，我们获得了不同质量的金纳米棒的像。对于不同成像方式的优点和缺点，进行了详细讨论并确定了适用于不同纳米颗粒或结构的探测方法。最终，我们达成了用很低要求就实现对金属纳米颗粒及纳米结构进行光学成像的目标，找到一条实验室研究金属纳米颗粒的捷径。

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作者
葛园勋;
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作者单位

上海交通大学;

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授予单位上海交通大学;
学科物理学
授予学位硕士
导师姓名万文杰,陈险峰;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类光学性质;
关键词
金纳米颗粒; 表面等离子体; 局域增强效应; 太赫兹; 光学性质; 荧光成像;

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