the research and simulation of localized surface plasmon resonance (lspr) of arrays ofnoble metal

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1、南开大学本科生毕业论文（设计）中文题目：金属纳米颗粒阵列的LSPR效应理论仿真研究外文题目：Theresearchandsimulationoflocalizedsurfaceplasmonresonance(LSPR)ofarraysofnoblemetal学号：姓名：年级：专业：电子科学与技术系别：电子科学与技术学院：信息技术科学学院指导教师：完成日期：33摘要当入射光照射到纳米颗粒时会产生LSPR现象，这种LSPR现象与纳米粒子的材料形状，大小，所处介质等有关。本文考虑纳米颗粒的物质材料、形状、尺寸、

2、所处介质等因素，通过离散偶极近似(DDA)方法对不同材质、尺寸、介质的纳米球和纳米椭球的光谱吸收特性进行了深入研究。不仅得到了纳米颗粒的吸收光谱，还对光谱成因进行了解释。研究结果表明，不同材料的纳米颗粒吸收光谱不同，纳米颗粒的光学性质主要由表面附近材料性质决定。纳米颗粒的形状决定它自身的消光特性，颗粒形状越复杂，也就是颗粒的物理对称轴越多，光谱会出现较多的消光峰。当颗粒形状相同时，颗粒尺寸的增加会是光吸收峰产生红移。固定纳米粒子在不同介质中的光吸收峰随着介质折射率的增大而产生红移，并且吸收峰对应波长与介质折

3、射率成线性关系。关键词：局部表面等离子共振；离散偶极近似；消光光谱；纳米粒子33AbstractTheLSPRphenomenonhappenswhenthenanoparticlesareexposedtoincidentlight.TheLSPRphenomenonisrelevantwiththeparticles'shape,sizeandmediathey'rein.Takingmaterial,size,mediaandotherfactorsintoconsideration,usingDDA

4、method(DiscreteDipoleApproximation),wedoresearchthespectralabsorptionofnanosphereandnanoellipsoidindifferentsize,shapeandenvironmentthey’rein.Theresearchshowsthespectralabsorptionofnanoparticlesandexplainstheoriginofthespectral.Theresultshowsthatthespectra

5、labsorptionsdiffersbecauseofthekindofmaterials.Andthecharacterinopticalisdecidedbythefeaturesofsurfacematerial.Theshapeofnanoparticlesinfluencestheextinction.Themorecomplextheshapeis,whiletheaxisofsymmetriesincreases,therewillbemoreextinctionclimaxinextinc

6、tionspectral.Whentheparticleshavethesameshape,theincreaseofparticlesizewillleadtothered-shiftinspectralofabsorption.Certainnanoparticles’climaxofabsorptionincreasesasthemedia’sriseofindexofrefractionandthewavelengthofclimaxofabsorptionandthemedia’srefracti

7、veindexareoflinearrelation.Keywords:LSPR;Discretedipoleapproximation;Extinctionspectra;Nanoparticles33目录第一章绪论51.1引言51.2LSPR现象及在其基础上研制的传感器与传统SPR传感器比较51.2.1LSPR现象的定义与LSPR纳米传感器51.2.2SPR现象的定义61.2.3LSPR纳米传感器及其原理61.2.4LSPR纳米传感器与SPR传感器的比较6第二章LSPR现象的理论模型及研究方法72.1紫

8、外－可见光(UV-Vis)谱72.2米氏(Mie′s)理论82.3甘氏(Gans′)理论82.4M-G理论92.5DDA算法9第三章处于不同介质中材料、大小、形状不同的纳米粒子的光谱吸收113.1DDA算法方程——DDSCATver7.0.7113.2球形纳米粒子的光谱吸收113.2.1形状尺寸相同处于同种介质下不同材料纳米粒子的光谱吸收113.2.2处于同种介质下不同尺寸的银纳米球的吸收光谱163.2.3同种半