Au納米粒子形狀與吸收特性研究

1、Au納米粒子形狀與吸收特性研究本章應(yīng)用DDA方法對(duì)于Au納米球、Au納米球殼定量的研究了它們吸收 光譜中共振峰的位置和強(qiáng)度隨 2種Au納米粒子的變化趨勢(shì)，以便揭示 Au納米 粒子吸收特性變化規(guī)律。Au納米球的吸收特性本章節(jié)將利用第3.3節(jié)介紹的Au納米粒子介電函數(shù)及其 Au納米粒子尺寸 修正模型，對(duì)不同尺寸Au納米球吸收光譜進(jìn)行計(jì)算分析，本文使用的計(jì)算風(fēng)系 數(shù)據(jù)軟件是MATLAB進(jìn)行數(shù)值模擬分析研究。表3-1 Au納米粒子部分?jǐn)?shù)據(jù)參數(shù)表Au納米粒子具有能量：hwp (ev)9.03光速：C (m/s)3.0*108Au納米粒子自由電子速度：vf (m/s)1.4*106Au納米粒子自由電子平均

2、自由程l (nm)42彈簧彈性系數(shù)：k9*10-4阻尼系數(shù)：5*10-4原子的電子離其平衡時(shí)候的距離x (nm)38Au納米球電子的質(zhì)量：m0 (kg)9.1*10-31Au納米球的電子的電荷量:e (C)1.6*10-16真空介電常數(shù)：0 (F/m)8. 8* 10-12Au納米球內(nèi)有效的自由電子的平均自由程：Le (nm)26Au納米球的半徑：R(nm )30為Au納米球折射率n1.33根據(jù)表3-1Au納米粒子部分?jǐn)?shù)據(jù)參數(shù)表，根據(jù)第二章基礎(chǔ)處理知識(shí)以及使用 第三章模型計(jì)算公式，使用 MATLAB進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，模擬分析 Au納米球的吸 收特性，這里做如下假設(shè)，Au納米球半徑R=30,可以得到

3、Au納米球的消光 特性曲線、Au納米球的散光特性曲線、Au納米球的吸收特性曲線，如下圖所 示：圖3-1 Au納米球的三種曲線的效率 Q其中，消光處理效率也就是總的效率 Q1,被Au納米粒子吸收的效率 Q2, 被Au納米粒子散射的效率Q3,從圖3-1 Au納米球的三種曲線的效率 Q可以看 出，確實(shí)存在關(guān)系：Q1=Q2+Q3(4-1)并且，可以看出來Au納米球的消光特性曲線、Au納米球的散光特性曲線、 Au納米球的吸收特性曲線三條曲線都出現(xiàn)較強(qiáng)的共振峰，Au納米球的消光特性曲線在 546的時(shí)候，出現(xiàn)較強(qiáng)的共振峰效率為 4.52, Au納米球的吸收特性曲線在 557的時(shí)候，出現(xiàn)較強(qiáng)的共振峰效率為 1

4、.12, Au納米球的吸收特性曲線在 544的時(shí)候，出現(xiàn)較強(qiáng)的共振峰吸收率為3.52.半徑的影響為了進(jìn)一步了解Au納米球形狀與吸收率的關(guān)系，接著對(duì)于 Au納米球做 了如下處理，取其半徑變化對(duì)光譜吸收效率的影響進(jìn)行研究，本文把 Au納米球 的R從10 nm逐步變到 40 nm,中間間隔取為10 nm。圖3-2不同半徑下吸收效率隨波長(zhǎng)變化白日”修NW等電霎包口國 Q文件舊編輯(E) BB(V) 病入(1) 工具莫聞D) 盲口 (W1 幫助(H)101520253035404550半度(nm)口掰怒膽壁圖3-3吸收效率峰值隨Au納米球半徑變化結(jié)論分析從圖3-2不同半徑下吸收效率隨波長(zhǎng)、圖 3-3吸收

5、效率峰值隨Au納米球 半徑變化變化，可以看出吸收效率峰值隨 Au納米球半徑效率的變化是增大的， 并且吸收效率隨波長(zhǎng)變化是分段進(jìn)行的。進(jìn)行分析判斷，可以得出以下2條結(jié)論：第一：保持半徑不變的情況下，Au納米球吸收光效率隨著入射波的波長(zhǎng)先 增大，大約達(dá)到波長(zhǎng)為550nm的時(shí)候，開始減小。第二：Au納米球吸收光效率隨著Au納米球的增大，而逐漸開始增大。到 達(dá)半徑40之后，吸收光效率增大速率非常慢。Au納米球殼的吸收特性根據(jù)表3-1Au納米粒子部分?jǐn)?shù)據(jù)參數(shù)表，根據(jù)第二章基礎(chǔ)處理知識(shí)以及使用 第三章模型計(jì)算公式，使用 MATLAB進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，模擬分析 Au納米球殼的吸收特性，這里做如下假設(shè)，Au納米球

6、半徑R1=20, R2=30,得到Au納米球 殼的消光特性曲線、Au納米球殼的散光特性曲線、Au納米球殼的吸收特性曲 線，如下圖所示:圖3-2 Au納米球殼的三種曲線的效率 Q可以看出來Au納米球的消光特性曲線、Au納米球的散光特性曲線、Au納 米球的吸收特性曲線三條曲線都出現(xiàn)較強(qiáng)的共振峰，Au納米球的消光特性曲線在552的時(shí)候，出現(xiàn)較強(qiáng)的共振峰效率為 4.68, Au納米球的吸收特性曲線在561的時(shí)候，出現(xiàn)較強(qiáng)的共振峰效率為0.80, Au納米球的吸收特性曲線在546的時(shí)候，出現(xiàn)較強(qiáng)的共振峰吸收率為 3.88。內(nèi)半徑的影響為了進(jìn)一步了解Au納米球殼形狀與吸收率的關(guān)系，接著對(duì)于 Au納米球 殼

7、做了如下處理，取其內(nèi)半徑變化 R1對(duì)光譜吸收效率的影響進(jìn)行研究，外半徑 作為一個(gè)定值，取值為：R2=30nm,本文把Au納米球殼的R1從10 nm逐步變 到30 nm,中間間隔取為5nm。圖3-5 R2=30時(shí)、不同內(nèi)半徑下吸收效率隨波長(zhǎng)變化U榔衰胭暨圖3-6 R2=30時(shí)、吸收效率峰值隨Au納米球殼內(nèi)半徑變化外半徑的影響為了進(jìn)一步了解Au納米球殼形狀與吸收率的關(guān)系，接著對(duì)于 Au納米球 殼做了如下處理，取其外半徑變化 R2對(duì)光譜吸收效率的影響進(jìn)行研究，內(nèi)半徑 作為一個(gè)定值 取值為：R1=20nm,本文把Au納米球殼的R2從20 nm逐步變到40 nm,中間間隔取為5nm。圖3-7 R1=20

8、時(shí)、不同外半徑下吸收效率隨波長(zhǎng)變化如小時(shí)一gsB（v） 卸5；工a真H向密口網(wǎng)瞿助M S d M、二門相/昌I 明 P0.61111110152。2530 3E 404& 5Q外半徑IFIE)圖3-8 R1=30時(shí)、吸收效率峰值隨Au納米球殼外半徑變化結(jié)論分析從圖3-5 R2=30時(shí)、不同內(nèi)半徑下吸收效率隨波長(zhǎng)變化、圖 3-6 R2=30時(shí)、 吸收效率峰值隨Au納米球殼內(nèi)半徑變化、圖3-7 R1=20時(shí)、不同外半徑下吸收 效率隨波長(zhǎng)變化、圖3-8 R1=30時(shí)、吸收效率峰值隨Au納米球殼外半徑變化， 可以看出吸收效率峰值隨Au納米球殼內(nèi)半徑效率的變化是增大的，外半徑先增 大后減小。進(jìn)行分析判斷，可以得出以下3條結(jié)論：第一：保持Au納米球殼內(nèi)外半徑不變的情況下，Au納米球科吸收光效率隨著入射波的波長(zhǎng)先增大（內(nèi)外半徑都是），大約達(dá)到波長(zhǎng)為550nm的時(shí)候，開始減小。第二：Au納米球科吸收光效率隨著 Au納米球科內(nèi)半徑的增大，而逐漸開 始增大。當(dāng)定義外半徑R2=30nm,內(nèi)半徑到達(dá)半徑20nm之后，吸收光效率增大 速率開始變慢。第三：Au納米球科