由介电函数探讨SERS效应的电磁增强机理

从能够产生表面增强拉曼散射 (SERS)效应的典型金属银出发 ,讨论其在光频段的介电函数及与此介电函数相关的表面等离子体共振现象 ,进而用表面等离子体共振理论讨论SERS效应的电磁增强机理 .     

共振光学天线场增强特性的研究

利用有限时域差分方法计算和分析了天线形状、臂长、衬底等对纳米尺度下的光学天线场分布和场增强的影响。在915 nm处共振时,梯形对称振子天线的场增强因子为1 739,比长方形对称振子天线的增强因子1 076要大;天线臂长的减小,使得共振波长蓝移。当单个振子长度为80 nm时,玻璃衬底的引入使天线共振峰从587 nm红移至715 nm,并使场分布偏向衬底。     

高阻抗表面对宽带蝶形天线辐射性能的改善

研究利用高阻抗表面改善宽带蝶形天线的辐射性能.通过对高阻抗表面的单元结构进行等效电路分析和全波电磁仿真分析,定量表征高阻抗表面的同相反射频带与其单元结构参数的关系.在此基础上,将优化设计的高阻抗表面加载到宽带蝶形天线中,并对加载前后的天线性能进行仿真分析和比较.结果表明:加载高阻抗表面后,蝶形天线方向图后瓣得到明显抑制,13%的相对带宽内天线增益提高了2.7 dB.由于高阻抗表面的同相反射特性,加载时可紧贴于蝶形天线背面,整体结构简单紧凑.研究结果在探地雷达等宽带系统中具有很好的应用前景.     

局域表面等离子体研究进展

阐述了局域表面等离子体特性,金属纳米粒子的常用制备方法,以及不同形状、尺寸等因素对局域表面等离子体光谱和灵敏度的影响,分析了表面增强拉曼散射的增强因子与金属纳米粒子的等离子共振波长和拉曼激发波长之间的关系,介绍了局域表面等离子体在生物传感方面的应用.     

局域表面等离子体研究进展

阐述了局域表面等离子体特性,金属纳米粒子的常用制备方法,以及不同形状、尺寸等因素对局域表面等离子体光谱和灵敏度的影响,分析了表面增强拉曼散射的增强因子与金属纳米粒子的等离子共振波长和拉曼激发波长之间的关系,介绍了局域表面等离子体在生物传感方面的应用.     

表面等离子体激元波导测量材料的折射率

利用表面等离子体激元不仅可以实现在纳米尺度上操控光子,而且为发展更加微型化、集成化的光波导等光学元器件提供了有利条件.如果表面等离子体激元波导金属薄膜一侧材料的折射率已知,那么利用表面等离子体激元的场增强效应就可以对另一侧材料的折射率进行高灵敏度的探测.作者利用Mathematica软件对表面等离子体激元波导如何测量衬底一侧材料的折射率进行了模拟,得到了物质折射率与模场分布和反射谱峰值之间的关系,为理解表面等离子体激元波导的测量机理提供了思路.     

双开口劈裂方环/方形环中磁法诺共振的调控

基于有限元法,从理论上研究了双开口劈裂方环/方形环纳米结构(double split ringsquare ring,DSR-SR)中的等离子体共振和局域电磁场增强等光学特性.由于方形内环的亮模式和双开口劈裂环的暗模式的相互干涉,在该结构中产生了磁法诺共振现象,通过改变该结构的几何参数,可以实现对共振峰位置和强度的有效调控.计算结果表明,该结构中的共振峰对周围介质折射率变化敏感,品质因子最高可达到25.3,并且各共振峰处的局域电场和局域磁场都有很大增强.基于该结构的这些性质,它可以应用于传感器、多光谱表面增强光谱学、低损耗的磁性等离激元的传播和其他基于磁性法诺的光学器件.     

金属双纳米棒表面等离子体耦合共振特性研究

本文利用离散偶极子近似法,研究金纳米棒双体结构之间的表面等离子体耦合共振特性,发现当金属双纳米棒之间的排列方式和间距改变时,其表面等离子体共振消光峰发生红移或者蓝移,适当间距的金纳米棒双体结构可以产生更强的局域表面增强电场. 本文对于金纳米棒双体结构的计算结果对于金纳米棒在生物传感方面应用具有一定的参考价值.     

长程表面等离子体共振生物传感器的制备与应用

长程表面等离子体共振(LRSPR)是超薄金属膜两侧的衰逝场发生耦合后所形成的一种新型表面光学现象.与传统的表面等离子体共振(c SPR)相比,LRSPR的表面衰逝场具有更强的表面电磁场强度、更长的表面传播距离以及更大的穿透深度.因此,基于LRSPR现象的生物传感器被认为特别适合细胞或细菌等较大生物分子的检测及行为研究.为了更好地了解LRSPR生物传感器的最新研究进展,本文总结了LRSPR的光学原理、生物传感芯片的制备以及LRSPR传感器在生物检测领域的最新应用.     

Ag纳米孔阵列中的表面等离子体特性及其相关光学性能

Ag纳米孔阵列因为反常光学透射现象而在基础研究领域和应用研究领域受到广泛关注。目前有关金属孔阵列结构EOT现象的起因还没有得出一个完整清晰的物理机制,这是由于金属孔阵列中存在着复杂的表面等离子体特性。论文基于时域有限差分技术,采用FDTD Solutions软件对Ag纳米孔阵列的光学性能与孔的形状、孔阵列的周期以及薄膜厚度间的关系进行了仿真研究,并对光学现象背后的物理机制——Ag纳米孔阵列中的表面等离子体耦合特性进行了仿真分析。研究结果表明:局域表面等离子体共振和表面等离子体激元间的耦合将会对Ag纳米孔阵列的光学性质产生重要的影响,其中孔形对局域表面等离子体共振和表面等离子体激元间的耦合影响巨大。Ag矩形纳米孔阵列展现出了有趣的光学行为:上、下表面金属表面等离子体激元间的反对称耦合模式,以及靠近矩形纳米孔两长边的局域表面等离子体共振间的反对称耦合模式分别被激发了。     

基于人工表面等离激元的天线赋能技术

针对现有天线尺寸对材料属性的过度依赖、天线隐身与辐射性能的固有矛盾、以及天线波束可重构方式和性能受限等瓶颈问题,着重讨论了利用人工表面等离激元场增强、场束缚及慢波效应对天线进行赋能的技术,包括基于人工表面等离激元的天线小型化技术、雷达散射截面抑制技术、以及波束重构技术,为新型天线的研究提供新的思路和选择。     

外场对Soave方程中参数a(T)的影响

当气体系统位于均匀恒定电场中时,一方面,电场将对气体分子产生感生极化作用;另一方面,对于具有固有偶极矩的分子,由于二分子相互作用大小与二偶板子的取向有关,而外场将促使二锅板子尽量沿着相互作用能量最低的方向排列,以上诸方面都将增大二偶板子之间的相互吸引力,从而对索资方程中参数a（T）产生影响。     

纳米半球壳结构光学调谐特性分析

利用离散偶极近似法,理论研究了颗粒几何结构参数和物理特性对金纳米半球壳颗粒消光特性的影响.结果表明,随着壳层厚度的增大,消光共振波长先发生蓝移而后再红移,共振波长转向时对应的壳层厚度随内核材料及外界环境介电常数和颗粒间距的增大而增大.利用等离激元杂化理论和相位延迟效应对该现象进行了解释.     

不对称纳米环/椭球二聚体的高阶表面等离激元共振特性

基于三维有限元法,研究了不对称纳米环/椭球二聚体的表面等离激元共振和局域场增强光学特性。结果可得可调的高阶表面等离激元共振,这样的高阶共振源于纳米环和纳米椭球之间的等离激元耦合。同时,在两个纳米结构耦合下,在纳米椭球上可以观察到环形电流,其产生了增强的局域电磁场。数值模拟结果表明,纳米环/椭球二聚体的偏心方向和偏心率对表面等离激元共振有着重要的影响。此结果在表面增强光谱学和生物传感方面都有着潜在的应用。     

非局域磁捕获共振现象对回旋激射的影响

讨论磁镜场中弱相对论捕获电子的非局域磁捕获共振现象对回旋激射的影响。在高能电子分量与冷背景等离子体分量相比为一小量的近似下，用解析方法研究了回旋捕获共振所导致的沿磁力线传播的回旋激射，其结果与局域理论比较，发现非局域效应有很强的抑制作用。     

应用梯形纳米结构增强纳米棒表面电场

棒状纳米结构作为衬底,已经被广泛地用于表面增强拉曼散射.为进一步增强纳米棒表面电场,从而提高被探测分子的拉曼信号强度,本文设计了梯形-棒状纳米结构.应用梯形纳米结构中电子的纵向振动所产生的电场激发纳米棒中电子的横向振动,实现纳米棒表面电场级联增强的效果.另外,本文还研究了梯形-棒状纳米结构的形貌参数对其表面等离子体共振的影响.     

电荷沉积对大气压介质阻挡放电特性的影响

采用CCD影像法对大气压介质阻挡放电电荷沉积效应进行了实验研究.结果表明,沉积电荷是由微流光放电产生的,由沉积电荷构成的界面域等离子体会受激励电压、激励频率、DBD结构等因素影响;沉积在电介质表面的电荷主要是能量较高的电子,它们显著地影响着等离子体化学过程;窄间隙、薄电介质层结构、高频激励以及优良的电介质材料可以有效地增强界面域效应,进而提高了DBD反应器的性能.     

太赫兹等离子体激元增强传感研究进展

太赫兹作为一个大多数有机分子和生物大分子的振动和转动频率所在位置,已引起全社会的高度关注.近年来,随着太赫兹源和探测技术的不断发展更新,使得获取稳定的宽带太赫兹脉冲源成为一种常规技术.然而,相比于太赫兹波波长,由于分子的吸收截面非常小,导致微弱的相互作用,很难根据太赫兹特征光谱的变化对物质进行种类判定或定量分析的传感检测.如何增强太赫兹光谱技术的传感灵敏度,快速便捷地实现微量样品的检测,是太赫兹传感亟待解决的现实问题.电磁超表面凭借其独特的共振电场增强效应为解决这一问题提供了很好的解决方案.太赫兹等离子体激元增强传感研究自2000年起其发展已有了长足的进步,多种基于不同电磁超表面的太赫兹增强传感创新技术与方法被相继提出.本研究重点介绍这些针对太赫兹传感增强提出的表面等离子体共振传感器的最新研究进展,并详细指出它们的优势和不足.在此基础上总结了太赫兹增强传感的研究工作,并对其未来的发展方向进行展望.     

有限元法在表面波等离子体中的数值模拟应用

工业用平板型表面波等离子体( SWP)源具有大面积、高密度、高活性等优良性能,其建造之前必须进行结构优化,而对表面电磁波的数值模拟,可以辅助其优化设计.基于有限元法( FEM),采用Ansoft HFSS模拟软件,数值仿真了大面积矩形SWP源的电磁场空间分布.研究了开槽天线激发表面波场的特性,得出了表面波场的空间分布,...     

表面等离子体激元增强荧光辐射的机理研究

荧光光谱技术在研究物质分子结构及物质相互作用动力学过程中具有重要应用,基于荧光的化学或生物传感器得到人们广泛研究,如何提高基于荧光传感器的灵敏度是一个重要研究课题,表面等离子体激元可有效增强荧光分子的发光强度,因而从物理机制上研究表面等离子体激元增强荧光的内函具有重要意义。本文在讨论荧光辐射基本原理的基础上,论述了基于金属的表面等离子体激元增强荧光的物理机制,主要有荧光共振能量转移、表面等离子体激元共振增强荧光辐射理论和RP模型等三种理论模型。