金屬納米復合結構中表面等離激元的相互作用研究

【摘要】：金屬納米結構在入射光作用下,其表面的自由電子被激發,既而產生沿金屬表面傳播的電磁波,被稱為表面等離激元。憑借其特有的性質,表面等離激元成為物理、化學、生物等各大領域的研究熱點。近年來,隨著納米科技的迅速發展,加之精湛的結構加工技術,各種金屬納米復合結構被制造出來。研究發現:通過調節金屬納米復合結構的物理參數所展現的演化行為可以在理論上很好的解釋。本文主要研究了下面兩種復合結構。1.利用諧振子耦合模型研究銀納米環與銀納米棒所組成的微單元結構表面等離激元間的相互作用:利用耦合諧振子模型來描述耦合等離激元的本征頻率,并且提出一個新的物理模型描述庫倫勢和靜電勢(CPEP)對耦合系數和頻率偏移量的影響?；谟邢拊椒?數值模擬了隨著銀納米方形環和銀納米棒間耦合距離的改變,微單元結構的吸收光譜的非對稱演化規律。使用CPEP模型和所定義的新物理量—頻率偏移量,不僅成功地解釋了吸收峰隨銀納米微單元結構間耦合距離變化的非對稱行為,而且得到了不同的耦合距離所對應的等離激元的共振頻率。由此可以看出,諧振子耦合模型與庫侖勢和靜電勢的結合能很好地解釋等離子激元的耦合過程。2.圓環/多開口劈裂圓環銀納米結構之間的相互作用:以銀納米圓環和多開口劈裂圓環所組成的復合結構為研究體系,基于有限元方法,數值模擬了在入射光激發下該結構的吸收光譜、電場以及電荷分布。研究發現,調節多開口劈裂圓環的角度,耦合共振吸收光譜分裂演化,表現出明顯的頻率反交叉特征。利用諧振子耦合模型描述耦合振子本征頻率的反交叉特征,其結果與數值計算結果一致。