用T-matrix方法对金纳米球体系的电磁增强的研究

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表面增强拉曼散射(SERS)可以使得吸附在粗糙金属表面的分子的拉曼信号增强8个数量级甚至更高。SERS可以用来研究分子的相关表面反应、表面的取向、分子的共振现象等。本文主要介绍了SERS的基本原理和应用,并对其增强机制,即电磁增强机制以及化学增强机制中的电磁增强机制进行了详细的研究,对采用的T-matrix方法的原理和思路进行了阐述,并对一些常用的数值方法进行了简单的介绍。随后,介绍了已有的对于金纳米单双球粒子体系的一些研究成果,并在此基础上进一步对三个粒子的体系进行了详细的研究。通过计算模拟,发现当波矢k与电场E所在平面平行于三个金纳米球球心所在平面时,局域电场增强最大。如果固定其中两个金纳米粒子,另一个金纳米粒子用相对的角度和距离表示,那么存在两个角度(相对两个金粒子的前向散射方向和后向散射方向),使得局域电场增强最大,并且在一定波长的入射场下,此角度随第三个金纳米球的半径变化不大,随相对距离略有变化。并且,当第三个金纳米粒子的半径较小时,在对两个金粒子的前向散射方向可以得到最大电场增强,当第三个金纳米粒子半径较大时,在对两个金粒子的后向散射方向可以得到最大电场增强。本文的研究对于SERS的应用提供了一定的理论基础和参考,同时对于电磁学性质的模拟计算进行了简单的介绍。
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