基于银纳米三角板表面等离激元效应的光学捕获

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ZHUZHU1987251
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金属纳米颗粒的表面等离激元是金属表面自由电子与入射光子发生共振耦合并吸收光子从而产生的电子集体振荡现象。金属纳米颗粒激发的表面等离激元场往往会局域在界面几十纳米范围内,从而产生很强的局域电磁场。这种纳米尺度范围内的电磁场增强效应会产生极强的电场梯度力,将其应用到光镊领域可显著提高光镊捕获精度及稳定性。相对于传统各向同性纳米粒子,纳米三角板的各向异性结构提供了更强的局域电磁场效应与可调的局域表面等离激元效应,故本文将构建不同的银纳米三角板结构,研究基于其表面等离激元的光学俘获特性。本文通过构建银纳米三角板单体及多聚体模型,选择线偏振平面光入射,研究了不同结构银纳米三角板三维空间电磁场分布、微球在电磁场不同位置处的光力分布及光势阱分布。对于三角板单体,通过改变入射光偏振方向,实现了三角板表面等离激元电场分布的调控;同时通过改变三角板顶角曲率,证明了三角板结构相对于圆盘结构具有更强的局域电场特性,且在三角板单体产生的表面等离激元场中实现了对微球的稳定捕获。对于三角板多聚体,通过表面等离激元的耦合效应,实现了局域电场强度的进一步增强;同时通过改变三角板顶角之间的间距,证明了多聚体顶角间距越小,其耦合效应越强,产生的局域电场强度也越强,捕获微球的稳定性也越好。利用三角板构建了特殊微纳阵列结构,通过选择圆偏振平面光与圆偏振涡旋光入射,分别研究了三角板四聚体及圆阵列结构表面等离激元的电场及相位分布。通过圆偏振平面光的入射,实现了阵列中心涡旋场的分布;同时在圆偏振涡旋光入射时,实现了阵列中心电场聚焦,该研究可以为进一步增强表面等离激元光学捕获提供思路。
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