等離激元納米結(jié)構(gòu)中的Fano諧振研究的開題報告

等離激元納米結(jié)構(gòu)中的Fano諧振研究的開題報告開題報告題目：等離激元納米結(jié)構(gòu)中的Fano諧振研究一、選題背景和研究意義等離激元是一種表面等離子體波（SurfacePlasmonPolaritons,SPPs），在金屬與介質(zhì)之間的界面上產(chǎn)生，并固定在界面中垂直傳輸。等離激元具有高度局域化、強(qiáng)磁吸收、和與膠子密布區(qū)（密度波）相連，容易與外界相互作用等特性。因此，等離激元在太陽能電池、生物傳感、光子芯片和量子信息等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。然而，等離激元在激發(fā)和控制上具有很大的挑戰(zhàn)，需要一種可控的方法來實現(xiàn)局域場、光學(xué)透過率和光制動效應(yīng)。Fano諧振是這些挑戰(zhàn)中一個非常有吸引力的選項。Fano諧振是一種特殊的共振現(xiàn)象，用于描述如何將一個近共振的諧振模式與一個連續(xù)譜或?qū)拵Ч舱耨詈?。目前，已有一些以Fano諧振激發(fā)等離激元的實驗，但對其物理本質(zhì)和機(jī)理的探究還不深入?；诖?，本研究將以Fano諧振為切入點，探討其在等離激元納米結(jié)構(gòu)中的適應(yīng)性和應(yīng)用前景，及其物理機(jī)理。此研究的意義在于比較全面地回答了如何實現(xiàn)等離激元的激發(fā)和控制問題，并對該領(lǐng)域的理論和實驗研究提供了一個新的、有價值的視角。二、研究內(nèi)容和研究方法（一）研究內(nèi)容1.分析等離激元Fano諧振在納米結(jié)構(gòu)中的物理機(jī)理。2.建立等離激元Fano諧振數(shù)學(xué)模型，并對其進(jìn)行仿真計算。3.開展Fano諧振激發(fā)等離激元的實驗，驗證數(shù)學(xué)模型。4.研究等離激元Fano諧振在太陽能電池和光通信等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。（二）研究方法1.借助有限元方法（FEM）、分子動力學(xué)（MD）等數(shù)學(xué)模型，分析等離激元Fano諧振在納米結(jié)構(gòu)中的物理機(jī)理。2.借助計算機(jī)軟件（COMSOLMultiphysics、MATLAB等），建立對應(yīng)的等離激元Fano諧振數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行高效的仿真計算。3.通過等離激元Fano諧振的實驗驗證，檢測其功能特性并獲取實驗數(shù)據(jù)。4.借助文獻(xiàn)調(diào)研方式研究等離激元Fano諧振在太陽能電池和光通信等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。三、預(yù)期成果1.在探究等離激元Fano諧振在納米結(jié)構(gòu)中的物理機(jī)理方面，得到一些有意義的結(jié)果，例如諧振峰的變化和發(fā)光強(qiáng)度的不同等。2.在建立等離激元Fano諧振數(shù)學(xué)模型的過程中，作出一些有參考價值的數(shù)學(xué)模型，以此預(yù)測等離激元Fano諧振的展現(xiàn)效果。3.在實驗階段，得出等離激元Fano諧振激發(fā)等離激元的實驗數(shù)據(jù)，以此度量諧振峰的變化與發(fā)光強(qiáng)度的不同等。4.在應(yīng)用前景方面，將為相關(guān)領(lǐng)域的太陽能電池和光通信提供有關(guān)等離激元Fano諧振的應(yīng)用前景參考，降低市場風(fēng)險。四、研究計劃本研究擬分為四個階段開展：第一階段（兩個月）：文獻(xiàn)調(diào)研，熟悉等離激元和Fano諧振概念，針對等離激元Fano諧振的物理機(jī)理展開討論。第二階段（三個月）：建立基于FEM和MD計算模型，分析等離激元Fano諧振在納米結(jié)構(gòu)中的物理機(jī)理。第三階段（四個月）：基于計算機(jī)模型，進(jìn)行等離激元Fano諧振的進(jìn)一步仿真，分析等離激元Fano諧振的展現(xiàn)效果。第四階段（三個月）：開展Fano諧振激發(fā)等離激元的實驗，獲得諧振峰的變化與發(fā)光強(qiáng)度的不同等實驗數(shù)據(jù)，并分析實驗數(shù)據(jù)。五、參考文獻(xiàn)1.Luo,L.,&Zhang,J.(2019).Fanoresonancesandassociatedelectromagneticfieldsindouble-coupledplasmonicdimersystem.OpticsExpress,27(6),8165-8181.2.Wang,H.,Duan,L.,Xu,J.,&Lan,S.(2019).Fanoresonantmodesinacoupler-coupledtwo-cavitysystem.Optik,179,980-986.3.Guo,J.,&Qu,J.G.(2020).Fanoresonancesinmore-nanoparticle-in-the-arraycompositemetamaterialswiththeMieresonanceandlocalizedsurfaceplasmonexcitation.JournalofNanophotonics,14(1),016009.4.Wang,R.,He,Y.,Yin,Y.,&Wu,Y.(2019).LowlossandhighQnanocavitywithasingledielectricnanop