金屬納米顆粒光熱性質(zhì)研究.pdf

1、由于其獨特的局域表面等離激元共振(localized surface plasmon resonance，LSPR)特性，貴金屬納米顆粒近20年來在光子器件、生物化學(xué)傳感、生物標(biāo)記、表面增強(qiáng)拉曼散射等領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用前景。除了其優(yōu)越的光學(xué)性質(zhì)，近年來金屬納米顆粒的光熱效應(yīng)日益成為學(xué)術(shù)界的研究熱點，因為金屬納米顆?？梢宰鳛楦咝?、局域化并且可用激光靈活控制的納米熱源，實現(xiàn)納米尺度上的熱操控。雖然等離激元納米顆粒的熱效應(yīng)已經(jīng)在生物醫(yī)學(xué)診療

2、、光熱成像、微流控等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其產(chǎn)熱及傳熱的物理機(jī)理與規(guī)律仍有許多尚待解答的問題。本文首先綜述了金屬納米顆粒的光學(xué)性質(zhì)和光熱性質(zhì)，第二章重點介紹相關(guān)的理論和計算方法。第三章我們用有限元多物理場仿真軟件COMSOL Multiphysics定量研究了兩個金屬納米顆粒相互作用對其溫度的影響。我們發(fā)現(xiàn)這種影響來源于兩個方面，一是等離激元模式的電磁耦合，二是溫度的“累加效應(yīng)”，從而納米顆粒的溫度與顆粒間的距離密切相關(guān)，而且當(dāng)入射光偏振方

3、向垂直顆粒連線方向時，兩者之間存在“標(biāo)度規(guī)律”，即與尺寸無關(guān)的指數(shù)衰減的關(guān)系。然后我們又用偶極子相互作用模型結(jié)合點熱源相互作用模型對“標(biāo)度規(guī)律”做了理論解釋。我們的結(jié)果可以為制作基于溫度的用于納米尺度長度測量的納米尺子提供理論指導(dǎo)。第四章我們計算了一個位于兩種不同熱導(dǎo)率的介質(zhì)分界面附近的發(fā)熱納米顆粒的溫度的變化規(guī)律。我們通過有限元模擬，得出了各種形狀的顆粒普遍遵循的顆粒溫度與到界面距離之間的標(biāo)度方程，可以用來更加準(zhǔn)確地估計顆粒實際的溫度