基于金属纳米结构非局域与尺寸效应的表面等离激元特性研究

结合流体动力学介电模型以及尺寸依赖介电模型,提出了一种可用于描述金属纳米结构中表面等离激元非局域和尺寸效应的介电理论模型。利用不同介质模型对半径为1~100nm的银纳米球进行电子能量损失特性和光学特性的仿真对比,结果表明该理论模型可在较大的能量范围(1~5eV)和尺寸范围(2~200nm)内,兼容有效地反映出局域、非局域、尺寸、甚至是类量子尺寸等效应对金属纳米结构表面等离激元特性的影响作用。同时,研究结果还有助于理解表面等离激元在纳米尺度上的共振模式、能量分布机理和动态演化机制,为等离激元器件的开发设计提供了参考。

不对称金纳米结构的光致热增强效应的调控研究

提出了一种产生光致热增强效应的不对称的人工金纳米结构,建立了物理模型并进行了计算。采用离散偶极近似(DDA)方法计算水介质环境中该结构及其不对称性改变后对吸收光谱及近区电磁场分布的影响,进而利用傅里叶热传导定律数值模拟了该结构产生的热增强效应。结果表明:改变纳米结构的不对称程度会明显影响结构的光谱吸收位置、线型和峰值强度;同时,通过调节纳米结构的不对称性也可以有效地将磁场能转化为热能,并在结构周围形成高度限定的局域热增强现象。本文提出的纳米结构可在较大的近红外波段范围内调控温度,可作为纳米尺度下精确控制光致热效应的温度和设计热等离子纳米器件之参考。