摘要
等离激元光镊（Plasmonic Optical Tweezer，POT）技术利用等离激元材料在特定波长激光辐照下产生等离激元共振现象的特性，大幅增强了局部光学力，能实现微纳米尺度颗粒精准，非接触和快速远程捕获以及操控，在快速检测领域展现出优异的发展潜力。POT 技术中光热效应会影响纳米颗粒的稳定捕获，本文基于等离激元共振效应研究了双纳米长方体结构的光学特性和光热特性，探究了光热效应对纳米颗粒受力和稳定捕获的影响，为实现纳米颗粒的精准操控与高效捕获提供了理论支持。具体研究内容如下： 基于等离激元共振、电磁场以及光热转换理论，获得了双纳米长方体结构在等离激元共振波长下的电磁场分布，分析了电磁场分布特点，探究了纳米长方体间距、光源的偏振方向和激光功率对双纳米长方体结构光学特性的影响。研究了等离激元共振波长下金双纳米长方体结构的光热转换与传输规律，分析了光热效应诱导的自然对流、热泳和热渗透速度场分布规律，探究了纳米长方体间距和激光功率对双纳米长方体结构光热特性的影响。 基于等离激元共振波长下金双纳米长方体结构光学特性与光热特性的计算结果，将光学特性中电磁场分布应用于光学力计算，将光热特性应用于热泳、热渗透、自然对流和布朗运动计算。利用各速度场分布获得了纳米颗粒的斯托克斯阻力分布。分析纳米颗粒受力分布规律以及各个力对纳米颗粒捕获效果的影响。 计算了纳米颗粒在光热多物理场中的合力，利用合力分布计算捕获刚度，获得了不同条件下颗粒的捕获效率。对比了考虑光热效应和不考虑光热效应下纳米颗粒的捕获效率，分析了基板导热系数、颗粒直径、光源功率和颗粒折射率对捕获效率的影响。
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