摘要
贵金属纳米颗粒具有独特的光学特性，当受到特定波段的光的激发时会引起自由电子集体振荡，使其自身的吸收和散射显著增强，这一现象被称为局域表面等离子共振效应(LSPR)。影响LSPR效应的主要因素有颗粒的形状，大小，材料及颗粒周围的介质环境。当颗粒周围的介质环境发生变化时，会使颗粒的共振频率发生改变，基于这一原理，可对颗粒周围的介质环境进行探测。本文对贵金属纳米颗粒的探测性能进行了研究，主要工作如下: (1)利用吸收介质中的Mie理论分析周围介质对颗粒探测性能的影响，并介绍颗粒在气体探测方面的应用。研究结果表明周围介质复折射率的实部和虚部均会影响颗粒的光谱，且颗粒的探测性能随着周围介质复折射率虚部的增大而下降，当虚部大于一定值后，无法再用颗粒进行探测。此外还介绍了颗粒在气体探测方面的应用，分别介绍了利用纳米颗粒直接进行探测以及利用Ag-Pd核壳结构对氢气进行探测。 (2)利用FDTD软件计算单个纳米颗粒的散射光谱，并分析颗粒的形状，大小，材料等因素对颗粒探测性能的影响。研究结果表明，颗粒在入射光入射方向上越短，或在入射光极化方向上越长，则它的探测性能越好;颗粒的尺寸越大，则它的折射率灵敏度S越高，FOM值越小;Au，Ag，Cu三种材料中，Ag的探测性能最好，Cu的探测性能最差。 (3)利用FDTD软件计算纳米阵列的吸收光谱，并分析颗粒间距对纳米阵列探测性能的影响。研究结果表明，当颗粒间距较大时纳米阵列的折射率灵敏度S较大，随着颗粒间距的减小纳米阵列的折射率灵敏度S会先减小后增大，且纳米阵列的FOM也有相似的变化趋势。
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