激光调控组装贵金属纳米颗粒阵列及其光学特性研究

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光捕获和操纵微米尺度的颗粒在1970年首次被报道。自从那以后,这项技术已成功的应用于微纳尺度中:在亚波长尺度,通过光与物质的耦合成功的冷却原子、离子、分子;在微米尺度,通过利用光散射动量转移操纵微米尺度的物体如细胞。但是对于纳米尺度的结构,如量子点、纳米线、纳米管、石墨烯、二维晶体,这项技术仍然面临一些困难,更加重要的是这一光学操作技术结构在纳米材料的应用至关重要。目前,人们已经开发了很多新的方法,实现等离子纳米颗粒、半导体纳米线、碳纳米管的捕获。本文主要是介绍一种利用“光镊”与“模板”相结合激光定向自组装金属纳米颗粒的方法;提出了纳米颗粒的四步沉积过程以及此结构按极化方向排列有序相关假设;利用此方法成功捕获纳米尺度颗粒按极化方向有序的排列阵列结构;最后根据制备的阵列结构的偏振特性与几何特性的相关性对其进行光学特性研究。本论文有以下几个部分内容构成:1.引入了一种利用倏逝驻波场构建周期势阱光学模板的方法,对其构建机制及沉积纳米颗粒的过程进行详细的分析,提出了纳米颗粒的四步沉积过程以及此结构按极化方向排列有序相关假设。2.通过单列倏逝驻波周期势阱光学模板制备银纳米颗粒线阵列结构,分析了光功率及其照射时间对制备阵列结构的影响;接下来通过双列倏逝驻波场制备了银纳米颗粒四方点阵结构;进而使用化学置换反应法制备不同成分Ag-Au双元合金颗粒阵列结构基底;并使用扫描电子显微镜、光学显微镜对它们进行形貌表征。3.我们对制备的结构进行光学特性测试:为了证实此结构的偏振特性即在极化方向的排列有序性,我们制备不同形貌的银纳米颗粒阵列结构的样品,通过样品进行偏振拉曼散射谱测试,把谱线与几何结构相结合分析得出我们制备的结构振动在极化方向是偏振的,实验中我们也对纳米线性阵列结构作退火处理,对比较退火前后偏振拉曼散射光谱变化,发现退火后的样品无明显的拉曼谱线,其谱线被荧光完全遮盖,再次我们不同成分Ag-Au双元合金颗粒阵列结构也进行了偏振拉曼散射测试,最后证实了我们制备的结构中颗粒按极化方向上排列有序性推测;紧接着我们又对此结构进行了散射、反射光谱测试,测试结果表明此结构具有一般光栅的色散特性。
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