基于表面等离激元光子学的增强光谱研究

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1、+分类号O433.54密级学号B100150127题目基于表面等离激元光子学的增强光谱研究作者张正龙指导教师郑海荣教授联培导师徐红星研究员一级学科名称物理学二级学科名称光学提交日期二○一三年四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究工作所取得的研究成果。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写过的研究成果，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。对本文的研究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

2、谢意。本学位论文若有不实或者侵犯他人权利的，本人愿意承担一切相关的法律责任。作者签名：日期：年月日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，允许本论文被查阅和借阅，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

3、学。保密论文解密后适用本声明。作者签名：日期：年月日摘要利用表面等离激元共振对金属纳米结构局域电磁场的增强作用，调制其附近分子的光学信号行为；通过改变金属纳米结构的大小、构型以及环境介质等因素，在纳米尺度上实现光学信号的有效调控。目前，基于表面等离激元光子学的增强光谱技术，已被广泛应用于超灵敏生物-化学传感、新型光源、高效光学元件、纳米光学成像等领域。本论文从表面等离激元光子学的基本理论出发，理论研究与实验观测相结合，并借助仿真模拟对表面增强光谱技术，特别是针尖增强拉曼散射展开一系列的研究。论文主要内

4、容包括两大部分：一、利用电化学和微纳加工技术，制备纳米孔洞阵列和三维纳米结构，并探究其表面增强荧光效应；采用湿化学方法，合成高产率的聚集体金属纳米颗粒，研究其液相环境中的表面增强荧光和拉曼散射效应，并从理论和仿真模拟上对实验结果进行分析讨论。二、利用高真空针尖增强拉曼散射系统，开展了以下三个方面的研究工作：超灵敏斯托克斯和反斯托克斯拉曼光谱研究，并以此实现了实验温度的原位探测；等离激元催化反应的分子动力学研究，并以此实现了对反应过程的原位调控；针尖增强拉曼光谱中的非线性效应研究。关键词：表面等离激元，

5、表面增强光谱，针尖增强拉曼散射，催化反应，非线性拉曼光谱IAbstractThelocalizedelectromagneticfieldenhancementresultedfromthesurfaceplasmoncanenhancetheopticalsignalsofmoleculeinthevicinityofmetallicsubstratesurface.Opticalsignalscanbecontrolledatnanoscalebychangingthesize,shapeandd

6、ielectricenvironmentofmetallicnanostructure.Apowerfultechniquebasedonthesurfaceplasmon,surfaceenhancedspectroscopyhasbeenwidelyusedinbiologicalandchemicalsensor,newlightsource,highefficiencyopticalsensor,andnano-opticalimaging,etc.Inthisdissertation,pro

7、pertiesofsufaceenhancedspectroscopyandtipenhancedRamanscatteringarestudied,andsomenovelphysicalphenomenahasbeenobserved.Thedissertationisdividedmainlyintotwoparts.First,thesurfaceenhancedfluorescenceonnanoholearrayandthree-dimensionalnanoparticlesisinve

8、stigatedbyusingelectrochemicalandmicro-nanotechnology.Wealsousechemicalmethodtosynthesizegoldnanoparticledimersandtrimers,andstudytheenhancedfluorescenceandRamanscatteringeffectinliquidmediumtheoreticallyandnumerically.Second,bot