金屬納米結(jié)構(gòu)的Fano共振在Nanoruler及增強(qiáng)拉曼散射中的應(yīng)用.pdf

1、金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離激元不僅有很多獨(dú)特的性質(zhì)，而且能夠在納米尺度上操控光，因而受到廣泛關(guān)注。表面等離激元對(duì)金屬結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)、對(duì)周圍介電環(huán)境的變化非常敏感，而且在其周圍可形成較強(qiáng)的局域電場(chǎng)，被廣泛的應(yīng)用于化學(xué)生物傳感器、表面增強(qiáng)拉曼散射、熒光增強(qiáng)等方面。
　　本文主要研究了基于金屬納米結(jié)構(gòu)表面等離激元的Fano共振在Nanoruler以及在增強(qiáng)表面拉曼散射中的應(yīng)用。金屬納米結(jié)構(gòu)的 Fano共振可形成譜線較窄的共振模式，對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)

2、的變化更為敏感，而且會(huì)形成較強(qiáng)的局域電場(chǎng)，能夠提高 Nanoruler的探測(cè)靈敏度及增強(qiáng)拉曼信號(hào)的強(qiáng)度。主要完成的工作如下：
　　(1)基于金屬納米結(jié)構(gòu)的 Nanoruler，一般是通過其支持的表面等離激元共振峰的移動(dòng)去判別生物大分子等在納米尺度范圍內(nèi)的變化。由于表面等離激元較寬的共振線寬，當(dāng)結(jié)構(gòu)間距或者幾何參數(shù)改變時(shí)，共振峰的移動(dòng)不易被分辨，從而導(dǎo)致其靈敏度不高。Fano共振可形成線寬較窄的共振模式，因此對(duì)于參數(shù)的變化非常敏感。

3、本文第一個(gè)工作主要利用COMSOL軟件設(shè)計(jì)了一個(gè)基于Fano共振的二維Nanoruler，通過計(jì)算表明它對(duì)于金屬納米結(jié)構(gòu)之間的距離、旋轉(zhuǎn)角度的變化都十分敏感。此結(jié)構(gòu)由棒和矩形同心環(huán)盤結(jié)構(gòu)組成。我們主要研究了矩形納米盤移動(dòng)時(shí)，對(duì) Fano共振峰及其深度的影響。當(dāng)盤沿水平方向移動(dòng)時(shí)，F(xiàn)ano共振的位置移動(dòng)了0.05eV，比其他結(jié)構(gòu)靈敏度提高了3-4倍。在豎直方向移動(dòng)時(shí)，F(xiàn)ano共振的位置移動(dòng)了0.025eV。當(dāng)盤旋轉(zhuǎn)不同角度時(shí)，F(xiàn)ano共振

4、的位置移動(dòng)了0.08eV。當(dāng)將矩形環(huán)改為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)時(shí)，我們還能判斷出盤具體的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)方向。這大大提高了二維Nanoruler的靈敏度。
　　(2)第二個(gè)工作主要研究了棒-棒結(jié)構(gòu)及金屬球-球結(jié)構(gòu)所支持的 Fano共振現(xiàn)象。通過調(diào)節(jié)棒的長(zhǎng)度，或者當(dāng)金屬棒的厚度時(shí)，F(xiàn)ano共振都會(huì)隨之發(fā)生移動(dòng)。根據(jù)其移動(dòng)規(guī)律，可以將此結(jié)構(gòu)Fano共振移至633nm的拉曼激光波長(zhǎng)處，這對(duì)我們實(shí)驗(yàn)有很好的指導(dǎo)作用。而對(duì)于雙金屬球的納米結(jié)構(gòu)，我們?cè)O(shè)計(jì)了大小