鳞片石墨粒子红外消光性能数值计算

利用离散偶极子近似（DDA）方法计算了圆形鳞片石墨粒子对中远红外消光性能与波长、圆片直径和厚度等的关系,结果表明,片径3～4mm的圆形鳞片石墨粒子（厚度为直径的1/10）对中远红外的消光性能较好,散射作用大于吸收作用,圆片粒子的消光性能明显好于对应有效半径的球形粒子的消光性能,圆片厚度越薄,消光系数越大,并逐渐趋于最大值。     

金属纳米二聚体结构的局域表面等离子体激元共振特性研究

将金属纳米粒子二聚体结构作为光学谐振腔,采用 时域有限差分(FDTD)法仿真模拟了一种新型局域表面等离子体激光器(SPASER)。 使用洛伦兹复介电常数模型研究二聚体的增益介质特性,探讨了二聚体结构中 两个纳米局域表面等离子体激元共振(LSPR)以及相互作用机制,进一步研究了 LSPR相互作用对SPASER的局域场增强的影响。 模拟结果表明,相比较单纳米颗粒SPASER,LSPR的相互作用使得二聚体SPASER的局域电场显著 增强,增强因子最 大可以相差27倍。本文研究为纳米光学器件尤其是激光器件的设计提 供了依据。LSPR效应的 研究可以用于探索一些光与物质相互作用的极限效 应,从而为有源光子线路、生物传感以及量子信息处理等研究开辟道路。     

金纳米颗粒增强富硅氮化硅发光特性的研究

采用时域有限差分(FDTD)方法,对Au纳米颗粒的尺寸和形貌对于其光学特性的影响进行了系统的理论研究。通过采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、晶化处理、电子束蒸发和高温退火等工艺,制备基于局域表面等离子共振(LSPR)效应的富硅氮化硅发光芯片。利用拉曼光谱仪、扫描电子显微镜(SEM)、奥林巴斯显微镜等对不同结构Au纳米颗粒富硅氮化硅发光器件的特性进行了表征。研究表明,通过对Au纳米颗粒的大小、形状和分布合理优化,富硅氮化硅芯片的发光强度在570nm波长附近提升了7倍,增强峰的位置红移了10nm。     

纳米等离子体及其在生物传感器中的应用

近年来,基于表面等离子体的材料和器件在基础科学和应用科学研究领域受到了极大关注。首先介绍了纳米等离子体与激发光的作用机理及其展现的独特效应;然后分别介绍了纳米等离子体作为传感手段在DNA分子尺、单纳米粒子检测、表面增强型喇曼光谱等研究方向的最新进展,以及作为纳米操控手段在基因表达和抑制方面的研究进展;最后对表面等离子体在纳米技术领域的应用进行了讨论,并对其广阔的发展前景进行了展望。     

纳米结构分子吸附引起的表面增强拉曼散射研究

利用模板印刷技术,制备了具有不同局域表面等离子体共振(LSPR)峰的Au纳米空心半球壳结构,并以4-巯基苯胺(4-ATP)为探针分子研究了纳米结构表面吸附分子对表面增强拉曼散射(SERS)强度的影响。结果表明,当纳米结构的LSPR峰位处于激发光波长的短波长或"马鞍型"位置时,SERS强度随吸附分子数的增加而增大;当处于长波长位置时,SERS强度呈现先增大后减小的趋势。利用分子吸附理论和纳米结构表面局域场强度变化,对此现象进行了解释。     

等体积不同纵横比水滴粒子的光学特性计算

不同重力场环境中水滴粒子的形状会偏离球形,为了研究水滴粒子非球形化程度对其光学特性的影响,本文计算了不同方向取向下,等体积不同纵横比水滴粒子在3.0～5.0?m波段的光学特性.研究发现虽然不同纵横比水滴粒子的光学特性在3.0～5.0?m波段的变化趋势相似,但具体数值仍然明显依赖于水滴粒子的空间取向和偏离球形程度.总体而...     

随机分布烟幕凝聚粒子对激光的消光特性研究

基于团簇-团簇凝聚(CCA)模型采用蒙特卡罗方法对随机分布的碳黑烟幕凝聚粒子进行了模拟,用离散偶极子近似(DDA)方法研究了该模型对激光的消光特性.研究表明:碳黑烟幕凝聚粒子对激光的消光特性受原始微粒数量及粒径的影响,粒子的凝聚将削弱烟幕的红外消光性能;当凝聚结构中原始微粒的数量一定时,存在使烟幕红外消光性能达到最大的原始微粒粒径.     

表面等离子体近场光刻制作二维纳米阵列

重点介绍了采用表面等离子体增强效应的近场光刻制作亚微米结构的二维点阵图形的技术。在研究亚波长纳米孔阵列超透射现象基本原理的基础上,应用有限差分时域(FDTD)算法数值模拟了周期性孔阵列的电场强度分布,讨论了纳米孔阵列所激发的表面等离子体激元提高近场光刻分辨率的微观机制。以金膜上的亚波长纳米孔阵列作为掩模版进行了接触式曝光实验,实际制作出了光刻胶的亚波长二维点阵图形,点阵图形的直径约为300nm,周期约为700nm。这种新型的微纳加工技术具有应用简单、成本低等特点,在大规模二维纳米点阵的制作方面有一定的应用潜力。     

纳米Au增强掺Er3＋铋酸盐玻璃近红外发光特性

研究了掺Er³⁺含Au纳米颗粒铋酸盐玻璃在波 长为980nm的LD抽运下1.53μm波长处的发光 特性。测试得到表征 Au纳米颗粒存在的表面等离子体共振(SPR)峰位于565～586nm波长 之间,透射电镜(TEM)图像中观察到密集分布形状各 异的Au纳米颗粒,尺寸约为5～16nm。研究表明,随着AuCl含量增加 ,1.53μm波长处荧光强度呈现先增强后减弱 的趋势,在AuCl掺杂浓度为0.2wt%时取得最大值,为未掺杂时的4.3倍;荧光增强原因归结于Au纳米颗粒SPR引起的局域场增强以及Au 0→Er³⁺的能量转移,荧光淬灭原因归结于Er³⁺→Au⁰的能量反向转移。     

基于局域表面等离子共振光纤传感器的心肌肌钙蛋白I的检测

提出一种应用于心肌肌钙蛋白I(cTn I)检测的 局域表面等离子共振(LSPR)光纤传感器。将标准光纤局部腐蚀 掉包层,在其表面形成纳米银膜,用葡萄球菌A蛋白(SPA)作为纳米银膜与cTn I单克隆抗体 的连接介体,实现鼠 抗人cTn I单克隆抗体对光纤传感器的修饰,放入不同浓度的cTn I溶液中,通过测量传感器 光谱曲线的消 光峰位移获得溶液中的cTn I浓度。实验结果表明,溶液中cTn I浓度在20~120 ng/mL范围内,光谱曲线 的消光峰位移的对数与cTn I质量浓度的对数成线性关系,线性相关系数为0.996。利用夹心法,传感器检 测限可达10ng/mL,有较强的抗杂蛋白干扰能力。基于LSPR的光纤 传感器件结构简单、性能稳定、成本低且测量灵敏度高,可应用于cTn I检测。     

Enhanced carrier mobility and photon-harvesting property by introducing Au nano-particles in bulk heterojunction photovoltaic cells

In this study, polymer solar cells (PSCs) doped with Au nanoparticles (Au NPs) were successfully fabricated to maximize the photon-harvesting properties on the photoactive layer. In addition, a conductivity-enhanced hybrid buffer layer was introduced to improve the photon absorption properties and effectively separate the generated charges by adding Au NPs and dimethylsulfoxide (DMSO) to the PH 500 as a buffer layer. The PSC performance was optimized with a 88% improvement over the conventional PSCs (photoactive area: 225 mm², power conversion efficiency (PCE): 3.2%) by the introduction to the buffer layer of Au NPs and DMSO at 10 wt% and 1.0 wt%, respectively, and with 15 wt% Au NP doping in the photoactive layer. The internal resistance was decreased due to the increased photocurrent caused by the localized surface plasmon resonance (LSPR) effect of the Au NPs in the photoactive layer and by the improvement of carrier mobility induced by the DMSO doping of the buffer layer. As a result, the series resistance (R_S) deceased from 42.3 to 19.7 Ω cm² while the shunt resistance (R_SH) increased from 339 to 487 Ω cm².