《低维材料等离激元的理论研究》

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纳米结构界面处自由电子的集体振荡与电磁波的耦合,为实现对光的调控提供了一条可行的途径。近年来,人们对于光与纳米结构表面的自由电子相互作用而形成的元激发——等离激元(surface plasmons)的研究在不断的深入,取得了许多令人鼓舞的新进展。

通过对不同形状石墨烯和硅烯量子点等离激元的研究,发现了不同的边界构型和几何形状对于体系等离激元激发模式的作用机理,等离激元激发随体系尺寸改变时的演变规律。

发现了碱金属钠团簇等离激元激发的演变规律,找到了体系的对称性、尺度大小对于平面碱金属钠团簇等离激元激发的影响;随着间隙改变时,钠纳米环二聚物的等离激元模式、以及由等离激元共振引起的局域电场增强的演变规律。

发现了随着间距改变时,C60富勒烯二聚物等离激元共振模式的演化规律。对于C60富勒烯二聚物,当两个C60分子靠近,分子之间的间隙较大,通过电容性相互作用时,二聚物的低能等离激元模式随着间隙的减小发生红移。进一步减小间隙时,由于电子的隧穿,长程电荷转移激发模式形成。与金属纳米结构二聚物不同,当再继续减小间隙时,长程电荷转移激发模式没有发生蓝移,而是继续红移。在可见光范围内,C60富勒烯二聚物有很强的吸收光谱。对于钠原子连接的C60富勒烯二聚物,在红外光谱区,出现了等离激元共振。随着间隙的减小,该等离激元先发生红移,后发生蓝移。在间隙较大,分子间电容性相互作用时,中红外光谱区的等离激元是一种多极共振模式。Verkhovtsev等人发现只有非均匀的外电场才会促使C60分子的体等离激元共振模式形成。然而,在钠原子连接的C60富勒烯二聚物中,均匀外场也可以激发该模式。在间隙较小时,由于电子隧穿,中红外光谱区的等离激元逐渐演化为近红外光谱区的长程电荷转移激发模式和多极共振模式的耦合。

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