金属纳米复合结构中表面等离激元的相互作用研究

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金属纳米结构在入射光作用下,其表面的自由电子被激发,既而产生沿金属表面传播的电磁波,被称为表面等离激元。凭借其特有的性质,表面等离激元成为物理、化学、生物等各大领域的研究热点。近年来,随着纳米科技的迅速发展,加之精湛的结构加工技术,各种金属纳米复合结构被制造出来。研究发现:通过调节金属纳米复合结构的物理参数所展现的演化行为可以在理论上很好的解释。本文主要研究了下面两种复合结构。1.利用谐振子耦合模型研究银纳米环与银纳米棒所组成的微单元结构表面等离激元间的相互作用:利用耦合谐振子模型来描述耦合等离激元的本征频率,并且提出一个新的物理模型描述库伦势和静电势(CPEP)对耦合系数和频率偏移量的影响。基于有限元方法,数值模拟了随着银纳米方形环和银纳米棒间耦合距离的改变,微单元结构的吸收光谱的非对称演化规律。使用CPEP模型和所定义的新物理量—频率偏移量,不仅成功地解释了吸收峰随银纳米微单元结构间耦合距离变化的非对称行为,而且得到了不同的耦合距离所对应的等离激元的共振频率。由此可以看出,谐振子耦合模型与库仑势和静电势的结合能很好地解释等离子激元的耦合过程。2.圆环/多开口劈裂圆环银纳米结构之间的相互作用:以银纳米圆环和多开口劈裂圆环所组成的复合结构为研究体系,基于有限元方法,数值模拟了在入射光激发下该结构的吸收光谱、电场以及电荷分布。研究发现,调节多开口劈裂圆环的角度,耦合共振吸收光谱分裂演化,表现出明显的频率反交叉特征。利用谐振子耦合模型描述耦合振子本征频率的反交叉特征,其结果与数值计算结果一致。
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