基于纳米天线阵列结构的光学捕获和输运技术研究

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1、学校代码；麵６分类巧：ＴＮ２９密级：公升－狂－＇．ＵＤＣ．＇：６２１３＿為ｉ■；产．／学号：１３１１２０Ｉ＇－ＮｈＵ！細Ｉ；狐＇緣＇１贫ｉ嗦知束令倉硕主学位论文基于纳米天线阵列结构的光学捕获和输运技术硏究研巧生姓名：袁津峻导师姓名：吕昌贵申谱学化类别工学硕±学位授予单位东南大学一巧学科名株化学工运论义答辩目期２０１６年年月７曰二级学科名称学位授予日期２０１６年月日－评阅人聲答辩委员会主席么幸＿＿２０１６年争月７日

2、表兩未？參硕±学位论文基于纳米天线阵列结构的光学捕获和输运技术研究专业名称；光学工程研巧生姓名：袁澤赎导师姓名：呂昌贵ＳＴＵＤＹＯＮＯＰＴＩＣＡＬＴＲＡＰＰＩＮＧＡＮＤＴＲＡＮＳＰＯＲＴＷＩＴＨＮＡＮＯＡＮＴＥＮＮＡＡＲＲＡＹＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｅｄ化ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢＹＹｕａｎＺｅｒｏｎｇＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙ

3、Ｐｒｏｆ．ＬｕＣｈａｎｇｇｕｉＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｒｃｈ２０１６、—．东南大学学位论文独創性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研巧成果尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我研巧成果，也不同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说

4、明并表示了谢意。研巧生签名：若命瓜日期：东南大学学位论文使用授枚污明东南大学、中国科学技术信息研巧所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文挡，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质一论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外，可（包括，允许论文被査阅和借阅Ｗ公布Ｗ电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）授权东南大学研巧生院办理。｜研巧牛寐名：；＾＾＾＼导师综名：期；ク＾＾伞．｜ｌ摘要１摘要光矮

5、是在生物实验室中经常被用到的一种工其，它被广泛应用于捕获和操控生物细胞、胶状材料等微小粒子。但受制于光的衍射极限，传统意义上的光错难Ｗ操控尺寸比光波长小的纳米尺度的粒子。而基于金属表面等离子体效应的光学操控方法，得益于其电子共振产生的强大的梯度场，可Ｗ用于实现纳米尺度微粒的稳定的光学捕获。在此基础上，通过对微纳等离子金属结构的独特设计一，可在定范围内实现对纳米尺寸粒子的稳定输运。本论文设计了一种包含四对长度递増的金天线的微纳阵列结构，可Ｗ通过改变入射光的一对天线交替达到共振状态波长，使每，继而使得纳米尺度的粒子

6、能够在相邻天线的共振场一定距离内的稳定输运之间实现。本论文的工作主要包括Ｗ下两个方面：（１）设计了包含四对长度递增的金纳米天线的阵列结构，使得这四对金纳米天线有不同的等离子体共振波长。通过有限元方法仿真发现，四对天线之间存在着相互藉合和抑制的作用，在共振波长处表现的尤为明显，这样的光学特性使得此结构适合应用于粒子输运。（２）在己设计结构的基础上，对于粒径为９０ｎｍ的粒子，利用有限元方法仿真计算，结合麦克斯韦应力张量法，计算其在各个位置处的受力情况，判断其运动轨迹，描述粒子能够被稳定输运的范围一。通过对束缚势

7、阱的计算，证明粒子可Ｗ克服布朗运动的影响，实现定范围巧的稳定输运。关ｌｉ词：金纳米天线阵列，光学捕获，粒子输运ＩＡＢＳＴＲＡＣＴ，ＡＢＳＴＲＡＣＴｏｔｅｅｚｅｒｓａｒｅｅｕｅｎｔ－ｕｓｅｄｔｏｔｒａｏｒｍａｎｕａｔｅｂｏｏｃａｃｅｓａｎｐｉｃａｌｔｗｆｒｑｌｙｐｉｐｌｉｌｇｉｌｌｌｄｃｏｌｌｏｉｄａｌｍａｔｅｒｉａｌｉｎｂｉｏｌｏｇｙｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ．Ｄｕｅ化ｔｈｅ出ｆｌｆｒａｃｔｉｏ打ｌｉｍ化ｏｆＨｇｈｔ，ｉｔｉｓ姐巧１＜５１１１１ｆｏｒｔｒａ

8、ｄｉｔｉｏｎａｌｏ－ｔｔＨｏｗｅｖｅｐｔｉｃａｌｔｗｅｅｚ肿ｓｔｏｔｒａａｎｄｍａｎｉｐｕｌａｔｅｓｕｂｗａｖｅｌｅｎｈｓｉｚｅｄｐａｒｉｃｌｅｓ．ｒｌａｒｅｏｔｉｃａｌｐｇ，ｇｐｒａｄｃ