【摘 要】
:
等离激元光学天线(Plasmonic optical antennas,POAs),通常由金或银纳米结构构成,可以提高其与发射体耦合的辐射信号,并应用于表面增强拉曼光谱(Surface Enhanced Raman Spectroscopy,SERS)和发光器件等领域。辐射增强因子(Radiation Enhancement factors,REFs)是评价POAs的关键指标。在过去的四十年中,P
论文部分内容阅读
等离激元光学天线(Plasmonic optical antennas,POAs),通常由金或银纳米结构构成,可以提高其与发射体耦合的辐射信号,并应用于表面增强拉曼光谱(Surface Enhanced Raman Spectroscopy,SERS)和发光器件等领域。辐射增强因子(Radiation Enhancement factors,REFs)是评价POAs的关键指标。在过去的四十年中,POA-发射体耦合体系的REFs难以被直接计算。通常假设POAs受到平面电磁波的照射,而将POAs表面附近的光电场增强因子近似为POAs的REFs,即平面波近似(Planewave approximation,PWA)。然而在针尖增强拉曼光谱体系中,实验测到的REFs通常远小于平面波近似理论预测的REFs。此外,平面波近似的有效性很少在理论上被严格检验。因此,在SERS的电磁理论中,如何准确计算POAs的REFs仍然是一个重要的开放问题。POAs的另一个重要问题是在一个入射光斑内通常只有不到2%的光可以有效地和POAs纳米颗粒产生相互作用,从而导致有限的局域场、辐射场增强。实验上通常利用纳米间隙结构所支持的纳腔等离激元提高POAs的光耦合效率,并增强局域光电场。然而提高无纳米间隙的POAs体系的局域光电场增强是一个十分有挑战性的难题。本论文针对上述两个难题开展深入的理论研究,发展了一种可准确计算POAs-发射体耦合体系REFs的方法,设计了微球透镜级联纳米探针的多尺度耦合结构,提高POAs结构的光耦合效率。(1)第三章,基于严格的光学互易定理,发展了可准确计算REFs的半解析计算方法。该方法精确且仅需求解一次Maxwell方程组即可获得待测分子区域的平均辐射增强因子。并发现依据广泛使用近40年的平面波近似理论计算两个经典POAs体系(纳米粒子-金属膜耦合的SERS体系,扫描探针-衬底耦合的TERS体系)的平均REF在某些波段与精确值的偏差达到2个数量级;将该算法从电偶极子推广到磁偶极子、电四极子等发射体。主要科学意义:基本解决了 40年来难以准确计算POAs辐射增强因子的难题,定量揭示了在感应近场区、辐射近场区和远场区POAs辐射增强的基本规律,完备了 POAs辐射增强理论;为设计新型POAs纳米结构用于各种增强发光过程提供了高效且定量的理论设计工具。(2)第四章,基于亚波长光学天线-深亚波长光学天线的级联结构可实现从数个波长到几个纳米甚至亚纳米的全尺度高效光场耦合的原理,设计一种微球透镜(为亚波长光学天线)-纳米探针(为深亚波长光学天线)的新型探针结构。理论计算表明,相比于线偏振光,径向偏振光可以有效激发该耦合探针尖端的表面等离激元,且尖端表面的场增强相对提高约4个数量级。该耦合探针结构有望为纳米光学刻蚀和纳米光谱成像提供超局域光源,有望在原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)和扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscopy,STM)中发挥潜在的应用。
其他文献
目前,在实际生产过程中有需要对罩盖盒内底面进行贴标的需求,由于市面上没有适合此贴标需求的贴标机,因此生产中此工作都是由人工来完成的。本课题在研究国内外相关资料以及技术概念的基础上,结合对罩盖盒盒型特点的准确把握,设计了罩盖盒内底面贴标机的总体方案。贴标机的设计贴标速度能够达到40pcs/min,支持标签的最大尺寸为170mm×100mm,最小尺寸为155mm×85mm。总体方案将贴标机分为了供标机
碗烯(C20H10)是一种具有C5对称性的碗状多环芳香烃。作为最小的弯曲碗状结构之一,碗烯常被用于构筑较大的弯曲π共轭体系。通过已报道的文章可以发现,碗烯除了本身具有独特的结构及性质,在其边缘的不同位置进行功能化后的碗烯衍生物往往具有更特殊的化学物理性质。因此选用适合的功能基团对碗烯边缘进行修饰,对于碗烯衍生物性质的探索和开发碗烯类新功能材料等方面具有重要的意义。在本论文中,涉及的工作主要包括以下
自2008年全球金融危机以来,船舶建造行业持续不景气。被誉为民船领域的“航空母舰”邮轮建造成为唯一例外。邮轮建造项目因其难度大、竞争门槛高,得以保持较高的附加值,而成为许多国内船舶建造企业摆脱困境、转型发展的目标。邮轮建造的难度主要体现在设计、生产组织管理和产业配套等。邮轮运营公司、邮轮艺术设计和生产设计公司、有邮轮经验的船级社、邮轮建造咨询公司、邮轮主要设备厂商、邮轮各种专用材料厂商、邮轮内装T
随着通信技术的发展与普及,用户对于信道容量的需求进一步增加。近年来,国内外学者不断致力于毫米波波段基站通信的建设的理论与技术研究。平面微带反射阵列天线结合了卫星通讯中的反射面天线与相控阵天线二者的特点,近二十年来成为研究热点。因具有质量轻、相位可控、剖面低以及加工成本低等优点引起业内外的重视。本论文对具有平面微带反射阵列进行单元和系统研究与设计。对早期研究机以及技术发展进行调研,并总结介绍了涉及到
本论文以探究光照下分子氧(O2)与立方和单斜Eu2O3表面晶格氧(O2-)反应生成过氧物种的影响因素及其本质为目的。在论文的第一部分工作中详细探究了以苯丙氨酸、脯氨酸和色氨酸为燃烧剂的燃烧法和柠檬酸盐溶胶凝胶法制备立方和单斜Eu2O3的方法,并通过多种实验技术对不同摩尔配比的铕前驱体与燃烧剂或柠檬酸制备出的Eu2O3物相结构,比表面积和表面形貌等进行了表征,获得了制备纯立方和单斜Eu2O3的最佳实
作为一种地球物理勘探的常用手段,电磁勘探常被利用来获知地下介质的电学性质,以此来推测其他重要的地质信息(例如矿藏的位置)。正反演是电磁勘探中的一个重要步骤,利用反演可得到地层的电磁特性,而反演的效率和精确度取决于正演。传统的正演数值方法包括有限差分,有限元和积分方程方法,其中的有限元方法(Finite Element Method,FEM)的相关理论已经日渐完备和成熟,且发展出利用这种方法进行多物
为了响应绿色印刷号召,推进有机挥发物VOCs的综合治理,改变目前国内油墨市场中高档水性油墨主要依赖进口的现状,自主研发与设计新型水性油墨用树脂连接料乳液迫在眉睫。丙烯酸酯类因价格低廉、环境友好,具有良好的成膜性得到广泛的关注与研究,然而由其制备的乳液存在耐水性不佳,附着牢度不高等缺点。本课题采用预乳化半连续的聚合工艺,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)作为聚合反应的硬段,丙烯酸丁酯(BA)作为聚合反应的软
VOCs是挥发性有机物污染物的总称,通常会对环境以及人体健康造成不利影响。VOCs处理技术已成为很多制造业面临的主要问题之一。当前控制VOCs排放的方法主要上游控制以及下游治理。上游控制技术主要通过“绿色”技术减少VOCs的排放,但是容易受到治理成本以及可行技术水平等因素的限制;在诸多下游治理技术中,催化燃烧是一种高效、成熟、节能的VOCs处理技术。催化剂性能决定着催化燃烧处理VOCs的成本。催化
结构呈色材料具有不褪色、高亮度、高饱和度、偏振效应、彩虹效应等特性,在防伪、印刷、纺织、军事、传感、装饰等领域具有较好的应用前景。在印刷领域,由于结构呈色材料具有颜料、染料等传统呈色物质所无法模仿的独特特征,因此对结构呈色的研究近年来备受相关科研工作者的关注,尤其是具有磁性调控功能的结构呈色材料。本论文研究了磁控功能胶体的制备、组装成型、物理性能以及呈色性能等诸多问题。高温水解法制得了特定形貌和尺
磁控功能胶体由于具有反应可逆性好、可呈现出饱和度高的结构色等特点,是结构呈色相关领域的学术研究新趋势。本论文基于溶剂热法制备出一种可以在外部磁场调控作用下产生结构色的磁控功能胶体,对其呈现结构色的性能进行了研究,并对制备方法进行了改进及优化。本论文选取了反应釜溶剂热制备方法进行研究,该方法具有反应步骤少、响应时间短等优点,制备出的产物为一种易于储存的固体颗粒,可以很好的溶解在乙醇中,以获得具有高稳