金属微纳结构的光异常透射特性与光学手性研究

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1、分类号０４３３密级公开＇学号Ｂ１５１６３ＭＡ＾＾ＫＳＨＡＡＮＸＩＮＯＲＭＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ题目金属微纳结构的光异常透射特性与光学手性研究作者王勇凯指导教师张中月教授—级学科名称物理学二级学科名称光学提交日期二Ｏ—八年五月学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行研宄工作所取得的研宄成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰

2、写过的研宄成果，也不包含本人或他人已申请学位或其他用途使用过的成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。一切相关的法律责本学位论文若有不实或者侵犯他人权利的，本人愿意承担任。：作者签名：曰期年夕月；曰Ｉ学位论文知识产权及使用授权声明书本人在导师指导下所完成的学位论文及相关成果，知识产权归属陕西师范大学、。本人完全了解陕西师范大学有关保存使用学位论文的规定，允许本论文被査阅和借阅，学校有权保留学位论文并向国家有关部门或机构送交论文的纸质

3、版和电子版，有权将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本论文。本人保证毕业离校后，发表本论文或使用本论文成果时署名单位仍为陕西师范大学。保密论文解密后适用本声明。作繼：＾．曰期这年月刀曰Ｊ＃摘要当入射光照射在金属微纳结构的表面时，在金属表面将产生自由电子并与入一射光相互耦合，，最终形成种沿着金属表面传播的近场电磁波即表面等离激元（ＳｕｒｆａｃｅＰｌａｓｍｏｎＳＰ）。ＳＰ可（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ，以分为不可传播的局域表面等离激

4、元ｓｕｒｆａｃｅｌａｓｍｏｎＬＳＰ和可以传播的表面等离激化激兀（ｓｕｒｆａｃｅｌａｓｍｏｎｏｌａｒｉｔｏｎ，），ｐｐｐＳＰＰ）。基于ＬＳＰ和ＳＰＰ特性设计的金属微纳结构已经引起了研宄者的广泛关注，并己经成功应用于生物分子探测、集成光子芯片、太阳能电池、光存储等领域。本论文主要采用有限元方法（ＦＥＭ）模拟仿真、分子自组装技术和倾斜角沉积技术，制备金属手性微纳，设计金属微纳米孔阵列研究其透射特性结构并研宄其手性机制，通过引入石墨烯微纳结构将生物分子手性信号从紫外波段诱导至微波波段：

5、。本论文主要研宄工作如下、ＥＯＴ。１本文设计了Ｘ形金属纳米孔阵列，并研宄了其光异常透射（）特性数值计算结果表明，在其透射光谱上可以明显观察到多个透射峰，通过分析电场分布发现，这些透射峰是由于纳米孔的ＬＳＰ共振、金属膜上表面ＳＰＰ共振和纳米ａｂｒ－Ｐｅｒｏｔ共振引起的。除了Ｘ形金属纳米孔阵列的结构参数孔阵列中的Ｆｙ，Ｘ形金属纳米孔阵列的透射特性强烈地依赖于入射光的偏振方向。这些研宄结果不仅可以用于设计可调谐滤波器，并且有助于理解共振ＥＯＴ现象。２、本文提出了菱形金属纳米孔阵列结

6、构，并研究其ＥＯＴ特性。数值计算结果表明，当入射光照射在菱形金属纳米孔阵列时，在菱形金属纳米孔阵列两边形成非共振电磁耦合，从而获得了宽频ＥＯＴ现象和局域电场增强。此外，通过改变入射光的偏振方向和菱形金属纳米孔阵列的结构参数，可以调节非共振ＥＯＴ的透射强度。这些研宄结果不仅可以用于设计宽频滤波器，而且有助于理解非共振ＥＯＴ现象。一３、应用倾斜角沉积技术，本文提出了种简洁的金属手性微纳结构制备方法。主要通过控制基底方位角和沉积时间，在自组装单层聚苯乙烯（ＰＳ）纳米球阵列上，制备出

7、两片不同的厚度银纳米片，组成Ｌ形Ａｇ纳米结构（ＬＳＡＮｓ）。实验结果表明，ＬＳＡＮｓ在可见光和近红外光波段展示出强烈的光学手性。随着两片银纳米片厚度差的增加，ＬＳＡＮｓ的圆二色性（ＣＤ）光谱的强度逐渐增强，共振峰逐渐红移。使用不同直径ＰＳ纳米球阵列为模板，制备出的ＬＳＡＮｓ同样具有上述特性。有限元数值计算表明，ＬＳＡＮ中的两片Ａｇ纳米片可以提供交叉电偶极子，其厚度差可以提供光学相位差一，进而产生ＣＤ。本研究不仅提出了个简洁的金Ｉ属手性微纳结构制备方法，而且有助于理解ＣＤ的产生机制

8、。４－、本文理论地分析了透射矩阵Ｔ，并提出由旋转纳米缝纳米棒阵列（ＴＮＮＡｓ）一构成的手性金属纳米结构。有限元计算结果表明，１＾和丁＿光谱在同个共振波长处，分别展示透射峰和透射谷，进而产生较大的ＣＤ信号。同时，Ｔ＋和ＴＶ光谱一个共振波长处在同，分别展示透射谷和透射峰。，进而产生较大的ＡＴ信号更为重要的是同一ＣＤＡＴ共振波长处，信号和信号同时达到最大幅值。此外，通过改变ＴＮＮＡｓ的结构参数也