文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
贵金属纳米材料的制备及其光学性质的研究
姓名:伊兆广
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:施大宁
2011-03
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
贵金属纳米材料是当今纳米材料研究领域中一个重要研究内容,纳米材料的基本效应产生
完全不同于体材料的物理和化学特性,这在贵金属纳米材料的光学性质上表现尤为突出。贵金
属纳米材料的特殊性质在催化、滤光、光吸收、磁性介质、医疗等方面有着广泛的应用前景。
研究发现:纳米粒子的性质与其颗粒的尺寸、形貌、结构密切相关,不同的形貌会调节和优化
材料的特性,特别是各向异性的 Au、Ag 纳米材料,不同形貌纳米结构的光吸收表现出各向异
性的共振吸收,其双吸收峰或多峰在近红外区具有较高的吸收率和可调性。本文的主要研究内
容如下:
在实验室条件下,采用种子生长的方法合成棒状的金纳米材料,改进合成的方法,研究不
同实验条件对纳米材料的尺寸、形貌、结构的影响。例如,适当改进活性剂与金属前驱液的比
例、银离子浓度和添加部分卤素离子的浓度可以提高纳米棒的产量和纵横比。借助于透射电子
显微镜(TEM)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-vis-NIR)、X-射线衍射(XRD)等现代表
征技术表征材料的形貌、光学性质、结构,以此探索纳米结构的生长机制。
介绍了时域有限差分的方法(Finite Difference Time Domain,FDTD),采用 FDTD 模拟纳
米结构的光学性质,探索不同尺寸和形貌的纳米结构对光学吸收谱的影响,发现帽子、尺寸、
尖锐的角会使纵向吸收峰加强,帽子、对称性、尖锐的角、背景折射率会使纵向吸收峰的位置
发生移动。根据实验结果合理的搭建纳米结构,包括五重孪晶纳米棒、单晶八面体纳米棒、纳
米长方体、立方体、正八面体纳米结构、正十面体纳米结构、枝形纳米结构、星形纳米结构等
模型,模拟不同纳米结构光学性质,合理解释实验结果与模拟的差异。因此借助 FDTD 模拟,
即使没有显微结果,人们可以预测具有光吸收特性纳米材料的特殊结构。

关键词:贵金属纳米材料,晶种的方法,光学性质,FDTD,表面等离子体共振
I
贵金属纳米材料的制备和光学性质研究
Abstract
Study on noble metal nanostructures is one of important research in nanomaterials. Due to the
effect of nanomaterials, nanomaterials have fascinating properties which are quite different from their
corresponding bulk materials, especially for the optical properties of noble metal nanostructures,
which open a wide application prospect in catalysis, filtering, absorption, ic medium and
medical treatment. Research results show that the properties of nanomaterials are strongly dependent
on the particles size, shape, composition and morphology. It is believed that shape and size controlled
nanomatierials can optimize and regulate the property, especially for the annistropic Au and Ag
nanostructures. Noble metal nanostructures with different shapes exhibit anisotropic resonance
absorption. Two or more strong resonances are expected for different shapes tunning in a wide
wavelength over VIS-NIR region. The main content of the thesis involves the following parts.
Gold nanorods were s