文档介绍：大连理工大学
博士学位论文
纳米结构的增强拉曼散射光谱研究从纳米线表面增强拉曼散射
传感器到双针尖增强拉曼散射光谱
姓名:陈佳宁
申请学位级别:博士
专业:凝聚态物理
指导教师:徐洪起;徐红星
20081201
摘要关键词:表面等离子体子;表面增强拉曼散射;扫描隧道显微镜;针尖增强拉曼散射等离子体子堑继逯凶杂傻缱蛹宓牡绱耪竦戳孔踊蟮玫降准粒了。表面等离了体予则是限制在导体表面的等离了体于。如果导体自身尺度非常小或者导体有细微的表面结构,并且其尺寸远小于光波长,那么在光场照射下这类表面上激发出的表面等离子体子将被限制在特定的表面结构处,形成叫做局域表面等离子体子。与光滑导体表面上存存的表面等离子体子/同,,从而存导体纳米微结构表面产生一个局域的增强电场。金属纳米结构在激发光照射下在纳米结构表面产牛局域增强电场的现象有很多应用,;而针’尖增强拉曼散射则足利用存在于扫描探针‘显微镜的金属针尖处的局域增强电场来放大吸附在样晶表面分子的拉曼散射信号。由十扫描探针激发而得的光谱信号的来源被限制在针尖卜坑邢薹敦枘冢孀耪爰庠谘品表面卜的移动就可以得到表面不同位置的光谱信息,这样就突破光波长的极限实现分辨纳米尺度量级的光学信息。本论文第一章概述等离子体子和表面等离子体子的一些概念、性质和相关研究状况;第二章介绍表面增强拉曼散射的原理及相关应用并对纳米线阵列中表面增强拉曼散射的光偏振依赖性进行了研究;第三章介绍针尖增强拉曼散射的相关信息,研究了“双针尖”耦合形式的针尖增强拉曼散射光谱,并对针尖增强拉散射研究中出现的各种现象进行了讨论。第阴章介绍心扫描隧道显微镜对金表.,匕的纳米颗粒和吸附的分子所进行的一些研究。大连理上大学博士学位沦文
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作者签名:——日期:独创性说明作者郑重声明:本博士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
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髀等离子体子光波段,对一些特定波长的光有很强的吸收,所以它们看起来有独特的颜刨。,其中刀是传导电子的表面等离子体子】,甂和甇⋯等。厂『表面增强拉曼散射和针尖增强拉曼散射背后的机制是金属纳米结构表面电子的等离子体子共振,在绪论中将对其相关概念进行概述。物理上等离子体子可以理解为将等离子体振荡量子化而得到的一种准粒子,如同光子和声子分别是光波和声学波的量子化产物一样。在经典的金属P椭校鹗舯认为是一个由正离子构成的三维晶体,自由电子在这个周期性的离子势场中运动【W由电子气集体振荡的效果可以用等离子体子的模型来理解。因为等离子体子是对经典电子集体振荡的量子化,所以其大多数性质可以通过求解麦克斯韦方程组得到】。金属的等离子体子的能量通常在光频,所以它们可以和光子相互耦合产生另。。种准粒子叫做等离子极化子。不同金属等离子体子的频率决定了各自的光学性质【惫獾钠德实陀诮鹗舻牡壤胱犹遄悠德剩蛭=鹗舻缱诱诒瘟说陀谄淦率电磁波,光会被反射回来。绝大多数金属的等离子体子频率在紫外区域,所以它们在可见光波段都是闪闪发光的。对于像金、银、铜这几种金属,由于它们的电子结构比较特殊带间跃迁稹⒁⑼缱咏峁勾瓮獠鉪电子数都为,最外层缱邮嘉,由于此外层电子角动量是反常的,所以这三种金属中次外层的缱佣阅诓康腟、子的遮蔽不完整,导致电子带间跃迁比较复杂,其中金的电子带间最复杂⑸诳杉密度,堑缱拥缌浚琺是电子质量,靠是自由空间的介电常数。表面等离子体子是存在于导体表面的等离子体子,是发牛在两种材料边界处的导体电子的集体振荡,它们能够与光相互耦合产生一种叫做表面等离极化子的准粒子。表面等离子体子从被激发开始,一直沿着金属表面传播直到衰减掉,它的能量要么被吸收