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1、本文首先通過有限時(shí)域差分的方法,系統(tǒng)地研究金棒核殼納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì),并從吸收截面強(qiáng)度和響應(yīng)波長(zhǎng)兩方面來對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。通過調(diào)節(jié)金棒核殼納米顆粒殼層、間隙尺寸和長(zhǎng)徑比等結(jié)構(gòu)參數(shù),實(shí)現(xiàn)其在第一和第二近紅外窗口區(qū)都具有高度可調(diào)性;同時(shí)與傳統(tǒng)的金納米棒相比具有更寬的光譜調(diào)節(jié)范圍、更大的吸收強(qiáng)度和對(duì)入射光方向的不敏感性等優(yōu)點(diǎn),在近紅外區(qū)域的光熱治療領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。其次,我們合成出拉曼分子包埋的金棒核殼納米顆粒,金的納米顆粒具有表面易
2、于修飾、良好的光熱轉(zhuǎn)換效率和表面等離激元效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。核殼結(jié)構(gòu)的金納米顆粒由于核殼之間表面等離激元的相互耦合表現(xiàn)出良好的光學(xué)可調(diào)性,在光熱治療領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景,而多層核殼結(jié)構(gòu)之間的間隙區(qū)域作為“熱點(diǎn)”具有很強(qiáng)的電磁場(chǎng),有利于表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)的應(yīng)用。Chen-Sheng Yeh課題組合成出的金棒核殼納米結(jié)構(gòu)顯示出其吸收光譜能夠調(diào)節(jié)到第二近紅外窗口區(qū)(1000-1350 nm)并表現(xiàn)出很好的光熱效率,但是針對(duì)這種結(jié)構(gòu)的光譜可調(diào)
3、性還未進(jìn)行系統(tǒng)的研究,迫切需要通過模擬計(jì)算來對(duì)其光學(xué)性能進(jìn)行預(yù)測(cè)并在此基礎(chǔ)上指導(dǎo)材料的合成。另外,與此結(jié)構(gòu)十分相似的球形核殼顆粒(內(nèi)核與外殼之間的間隙區(qū)域含有拉曼分子)具有很強(qiáng)的SERS性能,并且信號(hào)穩(wěn)定,但這種結(jié)構(gòu)的吸收光譜只出現(xiàn)在可見光區(qū)域,限制了在近紅外區(qū)域的生物應(yīng)用,我們希望通過將這種結(jié)構(gòu)改變成棒狀來探究其光譜的可調(diào)性能和SERS性能。
本文首先通過有限時(shí)域差分的方法,系統(tǒng)地研究金棒核殼納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì),并從吸收截面
4、強(qiáng)度和響應(yīng)波長(zhǎng)兩方面來對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。通過調(diào)節(jié)金棒核殼納米顆粒殼層、間隙尺寸和長(zhǎng)徑比等結(jié)構(gòu)參數(shù),實(shí)現(xiàn)其在第一和第二近紅外窗口區(qū)都具有高度可調(diào)性;同時(shí)與傳統(tǒng)的金納米棒相比具有更寬的光譜調(diào)節(jié)范圍、更大的吸收強(qiáng)度和對(duì)入射光方向的不敏感性等優(yōu)點(diǎn),在近紅外區(qū)域的光熱治療領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。其次,我們合成出拉曼分子包埋的金棒核殼納米顆粒,并通過控制反應(yīng)條件實(shí)現(xiàn)對(duì)其形貌的調(diào)制。我們對(duì)這種顆粒進(jìn)行SERS性能的表征,并與金納米棒的SERS性能進(jìn)
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