納米光學(xué)天線的特性與應(yīng)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(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)是許多新穎技術(shù)的基石,尤其是在表面光學(xué)檢測(cè)方面,包括生物傳感、超分辨率成像以及表面增強(qiáng)拉曼散射光譜檢測(cè)等?；赟PR增強(qiáng)效應(yīng)的光學(xué)納米技術(shù)和結(jié)構(gòu)體系研究對(duì)設(shè)計(jì)微型化、集成化的光學(xué)檢測(cè)芯片有著重要參考作用,這方面的研究已經(jīng)成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外所廣泛關(guān)注的熱門研究領(lǐng)域之一?；赟PR現(xiàn)象設(shè)計(jì)的納米金屬結(jié)構(gòu)能夠針對(duì)特殊波段的光產(chǎn)生明顯優(yōu)于其他波段光

2、的近場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng),可以將其稱為納米光學(xué)天線。對(duì)本文以“貴州省國(guó)際科技合作計(jì)劃項(xiàng)目”為依托,對(duì)用于折射率檢測(cè)的SPR傳感原理進(jìn)行了深入研究,在此基礎(chǔ)上研究微觀范圍內(nèi)金屬納米結(jié)構(gòu)的共振增強(qiáng)特性,設(shè)計(jì)適用于亞波長(zhǎng)尺寸范圍內(nèi)折射率檢測(cè)的金屬納米結(jié)構(gòu)。
　　本文采用電磁場(chǎng)仿真方法開展研究,在分析研究常用電磁場(chǎng)仿真算法的基礎(chǔ)上選擇CST MW工作室作為研究平臺(tái),并根據(jù)檢測(cè)應(yīng)用的情況對(duì)金屬色散材料(Au)、激勵(lì)源、透光介質(zhì)等參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在具體

3、設(shè)計(jì)中,首先研究了納米顆粒、對(duì)偶極子結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振特性,包括共振頻率、共振幅度與結(jié)構(gòu)形狀參數(shù)的關(guān)系以及襯底的增強(qiáng)效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上選擇偶極子結(jié)構(gòu)為對(duì)象研究其SPR特性與周圍折射率環(huán)境的關(guān)系,并設(shè)計(jì)了能夠靈敏反應(yīng)折射率變化的E型對(duì)偶極子結(jié)構(gòu)。最后,探討了將納米陣列結(jié)構(gòu)用于折射率測(cè)量的潛力。
　　本文的研究對(duì)能夠提高SPR增強(qiáng)效應(yīng)的新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較為重要的參考價(jià)值和研究意義。這些新型的納米金屬結(jié)構(gòu)不僅能用于表面光學(xué)傳感技術(shù),在能