基于DDA和FDTD算法的银纳米球及其阵列LSPR现象分析.pdf

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1、论著lThesis·1··研究与设计·基于DDA和FDTD算法的银纳米球及其阵列LSPR现象分析张晓锋，周伟【摘要】目的：分析不同半径的银纳米球及其组合阵列的消光现象和耦合现象，探索局域表面等离子体共振(1ocalizedsurfaceplasmonresonance，LSPR)发生的原因。方法：采用离散偶极近似(discretedipoleapproximation，DDA)得到不同半径银纳米球及其阵列的消光光谱及其消光效率(p—ext)、吸收效率(Q_abs)Y~,散射效率(Qsca)等；在此基础上，利用时域有限差分(fi

2、nitedifferencetimedomain，FDTD)方法研究了双纳米球阵列的耦合作用及其电场分布。结果：对于单纳米粒子，随着半径的增大，散射效率占总的消光效率的比重增加。对于2个纳米颗粒，当入射光垂直于轴线，且纳米颗粒之间间距较小时，耦合的作用较大。对于纳米颗粒阵列，消光光谱的灵敏度与纳米颗粒的大小以及间距有关。当颗粒间距很小的时候会出现多峰形式的消光谱。结论：LSPR与纳米颗粒的种类、大小、形状、阵列及所处的介质环境等有关。【关键词】局域表面等离子体共振；离散偶极近似；时域有限差分；银纳米球[中国图书资料分类号】R3

3、18[文献标志码】A[文章编号】1003—8868(2014)05—0001—06DOI：10．7687／J．ISSN1003—8868．2014．05．001AnalysisofAgNanosphereandArraySLSPRPhenomenaBasedonDDAandFDTDMethodZHANGXiao-~ng，ZHOUWei(1．ExperimentalInstrumentPlant，AcademyofMilitaryMedicalSciences，Beijing100850，China；2．CollegeofInf

4、ormationTechnicalScience，NankaiUniversity，Tianjin300071，China)AbstractOb~lv,ToexplorethereasonofISPRbyanalyzingdifferentradiusesofsilvernanoparticlesandtheircouplesandarrays．a瞳DiscreteDipoleApproximationfDDA1methodwasusedforsimulatingdifferentradiusandthearrayofsilv

5、ernanopartielesextinctionspectraandextinctioneficiency(Q—ext)，absorptioneficiency(Q—abs)andscatteringefficiency(Q—sca)．FDTD(FiniteDifferenceTimeDomain)methodwasusedforthecouplingoftwonanopartielesandsimulatingtheiraroundelectricfielddistribution．R朋妇Forsinglenanopart

6、icle．withtheincreaseofradius，theQscaofQ_extgenerallyincreasedtheproportion．Forbothnanoparticles，whentheincidentlightwasperpendiculartotheaxis，smallerspacingbetweennanoparticleshadstrongcouplingeffect．Fornanoparticlearays，thesensitivityofextinctionspectrahadrelations

7、hipwiththesizeandspacingofnanoparticles，andtherewouldbemulti—modalformsofextinctionspectrumwhentheparticlespacingwassmal1．COnd叫如nByanalyzingandcomparing．it'sconcludedthatLSPRphenomenonisrelatedtonanoparticlespecies，size，shape，thearrayandthemediaenvironment．【ChineseM

8、edicalEquipmentJournal，2014，35(5)：1—5，1O】Keywordslocalizedsurfaceplasmonresonance；discretedipoleapproximation；finitedifferencetimedomain；A