论文部分内容阅读
贵金属纳米材料由于其良好的光电学特性近年来备受科研人员关注,也成为了各个领域的研究热点。其独特的量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等已被广泛应用于物理、化学、生物、通信等诸多领域。本文利用了基于有限元法(FEM)的商业软件Comsol Multiphysics,从理论上系统地研究了球状银纳米粒子、椭球体银纳米粒子、圆柱体银纳米粒子、金银核壳结构纳米粒子的消光特性。计算结果表明,对于单质银纳米粒子而言,其消光特性受尺寸、形貌等诸多因素影响:球状银纳米粒子的消光光谱出现了一个较明显的消光峰,椭球体银纳米粒子的消光光谱出现了两个较明显的消光峰,圆柱体银纳米粒子的消光光谱出现了三个较明显的消光峰。随着尺寸参数的增大,球状银纳米粒子的消光峰出现了明显的红移,半峰宽度增大,对光的散射作用也在逐渐增强;椭球体银纳米粒子和圆柱体银纳米粒子短波长处的消光峰基本没变化而长波长处的消光峰出现了明显的红移,同时散射谱的相对强度逐渐增大,吸收谱的相对强度逐渐减小。对于核壳结构贵金属纳米粒子而言,其消光特性受物质组分、尺寸、形貌等因素的影响:随着壳层厚度的增加,Ag@Au和Au@Ag核壳结构纳米粒子的消光谱线先逐渐形成两个与单质金属纳米粒子相似的消光峰,后又逐渐合为一个半峰宽度较宽的消光峰。在不同介质环境中Ag@Au和Au@Ag核壳结构纳米粒子的消光峰都随着介电常数的增大出现红移。通过比较拟合关系图可得球状银纳米粒子的消光峰峰位与粒径呈抛物线关系,其他形貌纳米粒子长波长处消光峰峰位与其相关尺寸参数呈线性关系。入射光不同的偏振方向对得到的消光谱也有影响,不同的入射光偏振方向将得到不同的吸收、散射和消光峰,而对不同入射光偏振方向平均后,理论上将得到分解后各个偏振方向消光光谱的叠加。