一种新型的表面增强喇曼方法研究

【摘要】微纳尺度贵金属表面对于电磁场有异常的增强作用，这种现象对于喇曼检测有重要意义。本文对金属纳米粒子的光学性质展开探讨，研究了金纳米颗粒的消光性质及场增强效果，对于亚波长金属光栅的透射、反射、局域场增强性质进行分析，并设计了新型的局域场增强结构。本文内容包括以下四个部分：一、利用离散偶极近似法了解金纳米圆球消光性质，得到了吸收系数和散射系数与粒子尺寸和入射波长的变化曲线。二、利用有限元法模拟了不同尺寸和间距的金纳米粒子在不同波长下对于电磁场的近场增强作用，得到了单纳米线、单三角、纳米线二聚体和三角二聚体在平面波激励下的场增强结果，对于不同情况下的电磁场增强进行了深入的分析。研究了电四极距共振模式主导下的近场耦合与电偶极距共振主导的近场耦合的异同。三、用严格耦合波法对周期性亚波长金属光栅进行了理论分析，得到在此结构下TM入射光的电磁场分布。利用结构的上表面作为喇曼增强的基底，计算得到喇曼增强因子为103。系统地研究了固定结构参数下影响光栅透射特性的四种因素，分别为：在入射波长跟狭缝周期相等时导致的掠入射效应、跟狭缝深度相关在狭缝内部形成的类F-P共振效应、跟狭缝周期相关的上下表面spp共振效应、spp与类F-P共振峰接近时的耦合效应。系统总结了这四种效应对于共振峰的影响，为超强透射型光栅设计提供了理论依据。四、为了获得更强的局域场实现更好的喇曼增强效应，本文提出了在亚波长金狭缝中放置两列紧邻金纳米线的结构，将两纳米线近场耦合效应和类F-P共振对电场的放大作用结合起来实现纳米线间更强的电磁场。理论分析得出,两纳米线间电场强度在狭缝深度增加时呈现周期性起伏变化，在狭缝周期近似等于入射波长附近呈现突变趋势，在纳米线间距增加时呈现指数递减。用有限元方法对增强机理进行了仿真，结果显示，在650nm入射狭缝周期为600nm深度为310nm时，电场增强为200倍，此时两金纳米线中心热点处达到109的喇曼增强因子，比单纯的两根金纳米线的热点处增强因子提高了3个数量级。
【作者】宋超；
【导师】吴一辉；
【作者基本信息】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)，光学工程，2013，硕士
【关键词】纳米粒子；喇曼散射；表面等离子体共振；亚波长光栅；

【参考文献】
[1]刘心恬.肯德尔·沃尔顿“假扮游戏”美学思想研究[D].山东大学,文艺学,2014,博士.
[2]张静芝.健康管理在保健品营销创新策略中的研究[D].浙江工业大学,2009.
[3]岳邦杰.社会主义核心价值体系引领多样化社会思潮对策研究[D].河南农业大学,科学社会主义与国际共产主义运动,2012,硕士.
[4]闫冬梅.综合医院心身疾病门诊患者抑郁的现况调查[D].山西医科大学,精神病与精神卫生学,2013,硕士.
[5]刘婷.舰船冷却水管网系统动力特性分析[D].中国舰船研究院,船舶与海洋结构物设计制造,2014,硕士.
[6]王桦阳.贵阳市花溪区金欣社区文化建设调查研究[D].华中师范大学,农村与区域发展,2014,硕士.
[7]麦杰鸿,易庆锋,蒋智强,姜苏俊.聚对苯二甲酰癸二胺导热复合材料性能的研究[J].塑料工业,2011,12:120-123.
[8]邢铁英.打通陆桥新通道促东西物流大发展[J].中外物流.2006(05)
[9]齐跟兄.内蒙古农村牧区剩余劳动力转移问题研究[D].内蒙古师范大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[10]孟照泽.论表演者权的法律保护[D].山东大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[11]游春山.“特色数据库”建设存在的误区及反思[J].图书馆建设,2005,02:37-38.
[12]艾志光.脉搏血氧计低灌注算法研究[D].华中科技大学,生物医学工程,2012,硕士.
[13]姬登祥,方飞,于凤文,黄承洁,崔丽,艾宁,计建炳.LNK三元熔盐热裂解水稻秸秆的研究[J].可再生能源,2014,06:886-890.
[14]刘悦.关于天津市历史街区旅游发展战略的系统研究[D].天津大学,公共管理,2013,硕士.
[15]乔磊.机房实时移动监测平台的设计与实现[D].河北大学,控制工程,2013,硕士.
[16]孙溪.基于.NET的脑功能训练系统的设计与实现[D].吉林大学,软件工程,2013,硕士.
[17]张晋.吉林省高速公路工程建设信息管理系统的设计及部分实现[D].吉林大学,软件工程,2013,硕士.
[18]袁堂朋.基于用户行为模式的Web日志挖掘模型的研究与实现[D].南京邮电大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[19]刘卫锋.布尔代数的软商布尔代数[J].山东大学学报(理学版).
[20]郑志雄.公众参与城市治理研究[D].宁波大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[21]赵海斌.快速多模式匹配算法与硬件实现研究[D].杭州电子科技大学,电路与系统,2013,硕士.
[22]窦春斌.基于宽带集群系统的录音服务器业务模块的设计与实现[D].西南交通大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[23]肖丽琴.农村留守中学生的思想品德教育问题研究[D].苏州大学,学科教学,2012,硕士.
[24]张燕.政府公信力视角下的地方政府公共服务研究[D].贵州财经大学,行政管理,2013,硕士.
[25]王鹏.内蒙古阿尔寨石窟壁画与草原游牧文化[D].内蒙古大学,美术学,2013,硕士.
[26]蒋祖国.封包过滤型Windows2000个人防火墙建模及实现[D].武汉理工大学,计算机应用|,2004,硕士.
[27]潘康宇.我国人力资源价值计量方法研究[D].长春理工大学,2004.
[28]蔡能照.基于数据驱动的第三方逆向物流电子产品回收预测研究[D].厦门大学,管理科学与工程,2014,硕士.
[29]刘小玮.新疆北泰公司仓库管理系统的设计与实现[D].大连理工大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[30]林若.面向小型移动机器人的无级变速器的研究[D].哈尔滨工业大学,机械工程,2013,硕士.
[31]张冬青.我国林产品贸易应用电子商务策略与技术问题研究[D].东北林业大学,2004.
[32]孙古玥.政策性银行拓展低碳金融业务研究[D].吉林大学,金融学,2013,硕士.
[33]张苗苗,谢剑英,张学军.具有定时器连续系统的阈值切换面划分离散近似[J].控制与决策,2001,05:637-640.
[34]唐义.硅镁系固体废弃物合成MgAlON/SiAlON复合材料研究[D].东北大学,环境科学,2011,硕士.
[35]安定.西部中小历史文化名城可持续保护的现实困境与对策研究[D].天津大学,2005.
[36]李忠,崔晓莉.基于石墨烯的新型疏水性涂层简介[A].中国电子学会电子制造与封装技术分会电镀专家委员会、上海市电子学会电子电镀专业委员会、台湾李国鼎科技发展基金会、中国印制电路行业协会、上海市电镀协会、上海新阳半导体材料股份有限公司.2013年海峡两岸(上海)电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C].中国电子学会电子制造与封装技术分会电镀专家委员会、上海市电子学会电子电镀专业委员会、台湾李国鼎科技发展基金会、中国印制电路行业协会、上海市电镀协会、上海新阳半导体材料股份有限公司:,2013:7.
[37]姜敏.脐带缠绕的临床分析[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[38]丁建立,陈增强,袁著祉.基于自适应蚂蚁算法的动态最优路由选择[J].控制与决策,2003,06:751-753+757.
[39]张义文.会计稳健性对企业投资行为的影响[D].山东财经大学,会计学,2013,硕士.
[40]魏振亚.基于超声波车位探测系统的自动泊车方法研究[D].合肥工业大学,车辆工程,2013,硕士.
[41]张艳.贵州省户外运动俱乐部会员环境意识与环境行为的调查研究[D].沈阳体育学院,体育教学,2014,硕士.
[42]李俊平.MicroRNA-24及其靶基因GATA-2在肾缺血再灌注损伤的表达变化[D].华中科技大学,外科学,2013,硕士.
[43]雷芸.绢云母表面改性及机理研究[D].武汉理工大学,矿物加工工程,2003,硕士.
[44]马莉雅.审视施特劳斯虚无主义的批判[D].西北师范大学,马克思主义哲学,2013,硕士.
[45]温建文.髂胫束挛缩症的超声诊断[D].南方医科大学,影像医学与核医学,2012,硕士.
[46]张成虎,李时.基于AI技术的反洗钱系统设计[J].中国金融电脑,2005,03:44-47.
[47]李国志.水稻抗纹枯病数量基因qSB-9~(TQ)的精细定位研究[D].扬州大学,作物遗传育种,2012,硕士.
[48]蔡伟伟.基于微区拉曼光谱技术的石墨烯生长和热输运性质表征[A].中国物理学会光散射专业委员会.第十六届全国光散射学术会议论文摘要集[C].中国物理学会光散射专业委员会:,2011:1.
[49]彭良梅.电动法及其增强技术修复镉污染土壤的试验研究[D].成都理工大学,环境工程,2013,硕士.
[50]洪娴婷.“下山脱贫”工程安置模式的比较研究[D].浙江工商大学,行政管理,2013,硕士.