【摘 要】
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微纳米粒子在可见光、红外光以及太赫兹辐照下,能够将电磁辐照转换为焦耳热。从而使粒子温度升高直到达到热平衡。通过调控纳米颗粒的形貌、尺寸、结构及组分等参数可以有效地调节粒子在入射光照射下的光热效应。但是在一些需要入射光强较强或者光强不能准确控制的情况下,常常需要材料在辐照光强变化的条件下仍能保持稳定的温度,这要求材料的光吸收能够随入射光强发生非线性变化。本文基于二氧化钒（VO2）在相变温度附近能够发
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微纳米粒子在可见光、红外光以及太赫兹辐照下,能够将电磁辐照转换为焦耳热。从而使粒子温度升高直到达到热平衡。通过调控纳米颗粒的形貌、尺寸、结构及组分等参数可以有效地调节粒子在入射光照射下的光热效应。但是在一些需要入射光强较强或者光强不能准确控制的情况下,常常需要材料在辐照光强变化的条件下仍能保持稳定的温度,这要求材料的光吸收能够随入射光强发生非线性变化。本文基于二氧化钒（VO2）在相变温度附近能够发生剧烈的光学性质变化,从而使粒子的温度产生自适应调节,使粒子温度维持在相变温度附近的机理,以单个VO2球状纳米颗粒、Au/VO2核壳纳米结构以及二氧化钒-氮化钛（Ti N）核壳纳米结构作为主要研究对象,采用体积分（VIE）方法和米氏理论的方法,分别对VO2-Ti N核壳纳米结构在可见光波段下以及单个VO2球状粒子和Au/VO2核壳纳米结构在太赫兹波段下的光热特性进行了数值计算与初步研究。具体内容为:1.简述了光热效应机理以及研究进展,介绍了等离激元共振理论。介绍了本论文所用到的体积分方法以及米氏理论。2.编写了体积分（VIE）方法的程序代码,将计算结果与Lumerical FDTD Solutions计算结果进行对比和验证;探究了VIE方法中网格精度对计算结果的影响。在可见光波段范围内,利用体积分方法与热传导方程计算了VO2-Ti N核壳结构的光热效应。对粒子的光热效应随粒子形状、尺寸、入射光强等参数的变化情况进行研究。3.在太赫兹波段范围内,用米氏理论和热传导方程对VO2球形粒子以及Au/VO2核壳纳米结构的光吸收与热响应进行对比研究与分析。对粒子的光热效应随粒子尺寸、相变温度宽度、入射光强、粒子与周围介质的热对流系数等参数的变化情况进行研究。
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