金屬微納結(jié)構(gòu)的光異常透射特性與光學(xué)手性研究

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1、分類(lèi)號(hào)０４３３密級(jí)公開(kāi)＇學(xué)號(hào)Ｂ１５１６３ＭＡ＾＾ＫＳＨＡＡＮＸＩＮＯＲＭＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ題目金屬微納結(jié)構(gòu)的光異常透射特性與光學(xué)手性研究作者王勇凱指導(dǎo)教師張中月教授—級(jí)學(xué)科名稱物理學(xué)二級(jí)學(xué)科名稱光學(xué)提交日期二Ｏ—八年五月學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研宄工作所取得的研宄成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰

2、寫(xiě)過(guò)的研宄成果，也不包含本人或他人已申請(qǐng)學(xué)位或其他用途使用過(guò)的成果。對(duì)本文的研宄做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說(shuō)明并表示謝意。一切相關(guān)的法律責(zé)本學(xué)位論文若有不實(shí)或者侵犯他人權(quán)利的，本人愿意承擔(dān)任。：作者簽名：曰期年夕月；曰Ｉ學(xué)位論文知識(shí)產(chǎn)權(quán)及使用授權(quán)聲明書(shū)本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下所完成的學(xué)位論文及相關(guān)成果，知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬陜西師范大學(xué)、。本人完全了解陜西師范大學(xué)有關(guān)保存使用學(xué)位論文的規(guī)定，允許本論文被査閱和借閱，學(xué)校有權(quán)保留學(xué)位論文并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的紙質(zhì)

3、版和電子版，有權(quán)將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用任何復(fù)制手段保存和匯編本論文。本人保證畢業(yè)離校后，發(fā)表本論文或使用本論文成果時(shí)署名單位仍為陜西師范大學(xué)。保密論文解密后適用本聲明。作繼：＾．曰期這年月刀曰Ｊ＃摘要當(dāng)入射光照射在金屬微納結(jié)構(gòu)的表面時(shí)，在金屬表面將產(chǎn)生自由電子并與入一射光相互耦合，，最終形成種沿著金屬表面?zhèn)鞑サ慕鼒?chǎng)電磁波即表面等離激元（ＳｕｒｆａｃｅＰｌａｓｍｏｎＳＰ）。ＳＰ可（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ，以分為不可傳播的局域表面等離激

4、元ｓｕｒｆａｃｅｌａｓｍｏｎＬＳＰ和可以傳播的表面等離激化激兀（ｓｕｒｆａｃｅｌａｓｍｏｎｏｌａｒｉｔｏｎ，），ｐｐｐＳＰＰ）?；冢蹋樱泻停樱校刑匦栽O(shè)計(jì)的金屬微納結(jié)構(gòu)已經(jīng)引起了研宄者的廣泛關(guān)注，并己經(jīng)成功應(yīng)用于生物分子探測(cè)、集成光子芯片、太陽(yáng)能電池、光存儲(chǔ)等領(lǐng)域。本論文主要采用有限元方法（ＦＥＭ）模擬仿真、分子自組裝技術(shù)和傾斜角沉積技術(shù)，制備金屬手性微納，設(shè)計(jì)金屬微納米孔陣列研究其透射特性結(jié)構(gòu)并研宄其手性機(jī)制，通過(guò)引入石墨烯微納結(jié)構(gòu)將生物分子手性信號(hào)從紫外波段誘導(dǎo)至微波波段：

5、。本論文主要研宄工作如下、ＥＯＴ。１本文設(shè)計(jì)了Ｘ形金屬納米孔陣列，并研宄了其光異常透射（）特性數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，在其透射光譜上可以明顯觀察到多個(gè)透射峰，通過(guò)分析電場(chǎng)分布發(fā)現(xiàn)，這些透射峰是由于納米孔的ＬＳＰ共振、金屬膜上表面ＳＰＰ共振和納米ａｂｒ－Ｐｅｒｏｔ共振引起的。除了Ｘ形金屬納米孔陣列的結(jié)構(gòu)參數(shù)孔陣列中的Ｆｙ，Ｘ形金屬納米孔陣列的透射特性強(qiáng)烈地依賴于入射光的偏振方向。這些研宄結(jié)果不僅可以用于設(shè)計(jì)可調(diào)諧濾波器，并且有助于理解共振ＥＯＴ現(xiàn)象。２、本文提出了菱形金屬納米孔陣列結(jié)

6、構(gòu)，并研究其ＥＯＴ特性。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)入射光照射在菱形金屬納米孔陣列時(shí)，在菱形金屬納米孔陣列兩邊形成非共振電磁耦合，從而獲得了寬頻ＥＯＴ現(xiàn)象和局域電場(chǎng)增強(qiáng)。此外，通過(guò)改變入射光的偏振方向和菱形金屬納米孔陣列的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以調(diào)節(jié)非共振ＥＯＴ的透射強(qiáng)度。這些研宄結(jié)果不僅可以用于設(shè)計(jì)寬頻濾波器，而且有助于理解非共振ＥＯＴ現(xiàn)象。一３、應(yīng)用傾斜角沉積技術(shù)，本文提出了種簡(jiǎn)潔的金屬手性微納結(jié)構(gòu)制備方法。主要通過(guò)控制基底方位角和沉積時(shí)間，在自組裝單層聚苯乙烯（ＰＳ）納米球陣列上，制備出

7、兩片不同的厚度銀納米片，組成Ｌ形Ａｇ納米結(jié)構(gòu)（ＬＳＡＮｓ）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ＬＳＡＮｓ在可見(jiàn)光和近紅外光波段展示出強(qiáng)烈的光學(xué)手性。隨著兩片銀納米片厚度差的增加，ＬＳＡＮｓ的圓二色性（ＣＤ）光譜的強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，共振峰逐漸紅移。使用不同直徑ＰＳ納米球陣列為模板，制備出的ＬＳＡＮｓ同樣具有上述特性。有限元數(shù)值計(jì)算表明，ＬＳＡＮ中的兩片Ａｇ納米片可以提供交叉電偶極子，其厚度差可以提供光學(xué)相位差一，進(jìn)而產(chǎn)生ＣＤ。本研究不僅提出了個(gè)簡(jiǎn)潔的金Ｉ屬手性微納結(jié)構(gòu)制備方法，而且有助于理解ＣＤ的產(chǎn)生機(jī)制

8、。４－、本文理論地分析了透射矩陣Ｔ，并提出由旋轉(zhuǎn)納米縫納米棒陣列（ＴＮＮＡｓ）一構(gòu)成的手性金屬納米結(jié)構(gòu)。有限元計(jì)算結(jié)果表明，１＾和?。吖庾V在同個(gè)共振波長(zhǎng)處，分別展示透射峰和透射谷，進(jìn)而產(chǎn)生較大的ＣＤ信號(hào)。同時(shí)，Ｔ＋和ＴＶ光譜一個(gè)共振波長(zhǎng)處在同，分別展示透射谷和透射峰。，進(jìn)而產(chǎn)生較大的ＡＴ信號(hào)更為重要的是同一ＣＤＡＴ共振波長(zhǎng)處，信號(hào)和信號(hào)同時(shí)達(dá)到最大幅值。此外，通過(guò)改變ＴＮＮＡｓ的結(jié)構(gòu)參數(shù)也