金屬納米結(jié)構(gòu)的Fano共振在Nanoruler及增強(qiáng)拉曼散射中的應(yīng)用.pdf

1、金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離激元不僅有很多獨特的性質(zhì)，而且能夠在納米尺度上操控光，因而受到廣泛關(guān)注。表面等離激元對金屬結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)、對周圍介電環(huán)境的變化非常敏感，而且在其周圍可形成較強(qiáng)的局域電場，被廣泛的應(yīng)用于化學(xué)生物傳感器、表面增強(qiáng)拉曼散射、熒光增強(qiáng)等方面。
　　本文主要研究了基于金屬納米結(jié)構(gòu)表面等離激元的Fano共振在Nanoruler以及在增強(qiáng)表面拉曼散射中的應(yīng)用。金屬納米結(jié)構(gòu)的 Fano共振可形成譜線較窄的共振模式，對結(jié)構(gòu)參數(shù)

2、的變化更為敏感，而且會形成較強(qiáng)的局域電場，能夠提高 Nanoruler的探測靈敏度及增強(qiáng)拉曼信號的強(qiáng)度。主要完成的工作如下：
　　(1)基于金屬納米結(jié)構(gòu)的 Nanoruler，一般是通過其支持的表面等離激元共振峰的移動去判別生物大分子等在納米尺度范圍內(nèi)的變化。由于表面等離激元較寬的共振線寬，當(dāng)結(jié)構(gòu)間距或者幾何參數(shù)改變時，共振峰的移動不易被分辨，從而導(dǎo)致其靈敏度不高。Fano共振可形成線寬較窄的共振模式，因此對于參數(shù)的變化非常敏感。

3、本文第一個工作主要利用COMSOL軟件設(shè)計了一個基于Fano共振的二維Nanoruler，通過計算表明它對于金屬納米結(jié)構(gòu)之間的距離、旋轉(zhuǎn)角度的變化都十分敏感。此結(jié)構(gòu)由棒和矩形同心環(huán)盤結(jié)構(gòu)組成。我們主要研究了矩形納米盤移動時，對 Fano共振峰及其深度的影響。當(dāng)盤沿水平方向移動時，F(xiàn)ano共振的位置移動了0.05eV，比其他結(jié)構(gòu)靈敏度提高了3-4倍。在豎直方向移動時，F(xiàn)ano共振的位置移動了0.025eV。當(dāng)盤旋轉(zhuǎn)不同角度時，F(xiàn)ano共振

4、的位置移動了0.08eV。當(dāng)將矩形環(huán)改為非對稱結(jié)構(gòu)時，我們還能判斷出盤具體的移動和旋轉(zhuǎn)方向。這大大提高了二維Nanoruler的靈敏度。
　　(2)第二個工作主要研究了棒-棒結(jié)構(gòu)及金屬球-球結(jié)構(gòu)所支持的 Fano共振現(xiàn)象。通過調(diào)節(jié)棒的長度，或者當(dāng)金屬棒的厚度時，F(xiàn)ano共振都會隨之發(fā)生移動。根據(jù)其移動規(guī)律，可以將此結(jié)構(gòu)Fano共振移至633nm的拉曼激光波長處，這對我們實驗有很好的指導(dǎo)作用。而對于雙金屬球的納米結(jié)構(gòu)，我們設(shè)計了大小