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表面等离子体光子学是一门新兴的光学分支,本论文主要研究金属纳米颗粒的表面等离子体光子学的性质。
本文的工作主要分以下几个方面:
(1)提出了新的多级散射计算方法;完善了Generalized Mie理论的计算体系;视窗化计算程序使之成为实验和理论研究的有力工具。
(2)研究了金属纳米颗粒的表面等离子体耦合效应对其近场和远场的影响。尤其细致研究了银纳米颗粒链中的表面等离子体耦合引起的光传播问题。
(3)研究了单个金属纳米颗粒周围的局域电磁场增强对单壁碳纳米管或单个分子拉曼光谱的影响。
(4)研究了金属纳米颗粒在高斯光中的光学力问题,以及双纳米颗粒在光镊实验中成对的动力学过程。
(5)在近场扫描光学显微镜方面做了一些初步的研究。所获得的有意义的成果主要有:
(1)提出了不同波长的光在金属纳米颗粒链中获得最长传播距离所需的最佳颗粒构型,为将来基于表面等离子体技术的光器件的实现提供一定的理论基础。
(2)发现并首次解释了在非对称银纳米颗粒团簇中单个分子拉曼信号的偏振旋转效应。分子在非对称颗粒中激发的表面等离子体耦合导致了拉曼光偏振方向的旋转,这种现象可用来实现纳米尺度上单分子拉曼偏振的调控。在此基础上,本文提出了实现单分子拉曼偏振调控的物理模型。
(3)利用金属纳米团簇中的单分子拉曼光谱来探测纳米颗粒体系的电磁场增强矩阵对频率的响应,发展了一种研究颗粒中表面等离子体耦合特性的新方法。
(4)给出了单壁碳纳米管的表面增强拉曼增强因子的计算公式。
(5)解释了双金属纳米颗粒在激光光斑中成对过程的物理机制。
总之,本文对金属纳米颗粒的表面等离子体光子学的特性及应用进行了深入研究,解决了一些普遍关心的基础问题,同时也发现和解释了一些新的现