纳米金属颗粒光学响应及方法研究

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论文由两部分构成,第一部分是在准静态下通过格林函数方法和局域共振的机制讨论了控制纳米金属材料光学响应的方法。第二部分是在介观情形下,我们发展了用来研究表面等离激元共振的格林矩阵方法。 在准静态下,我们通过格林函数方法可以得到具有特定几何结构的纳米金属颗粒介电共振的位置和共振时的场分布。而局域共振的机制告诉我们,复合物的光学响应主要是由具有几何结构的单个纳米金属颗粒的光学响应决定的。在这些基础上我们进一步研究了控制三元复合物光学响应的方法。我们发现,随着η=(ε<,2>-ε<,0>)/(ε<,1>-ε<,0>)的增加,伴随有吸收峰的蓝移现象。同时,我们知道吸收峰会随着颗粒尺度的增大而红移。因此通过调节纳米金属颗粒的几何结构、尺度以及介电常数,可以有效地控制吸收峰的位置和强度。 为了在入射光波长可以和散射体大小比拟的亚波长领域,延迟效应不可忽略的情况下研究金属纳米材料的光学响应,我们发展了格林矩阵方法。对于特定入射频率的入射光,通过格林矩阵方法我们可以得到具有特定几何结构的纳米金属颗粒表面等离激元共振的位置,以及共振时的场分布。同时,我们还得到了描述共振强弱的散射截面和相应的求和规则。为了得到不同材料共振时局域光场能量的能力,我们定义了有效介电常数。通过这个物理量我们可以直接得到材料响应的强弱,因此可以进一步研究散射体的几何形状和尺寸大小与表面等离激元共振之间的内在联系,为我们设计具有特定光学响应特性的金属纳米结构提供了指导。
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