基于近红外表面等离子体的纳米柱阵列光捕获研究

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因为光照射到微纳颗粒上可以改变物体的初始状态,所以光捕获技术被广泛地应用在诸多科学,医疗等领域。光捕获,即是无损伤捕获及操控微纳量级的颗粒。相比于基于显微聚焦光捕获技术,近年来光捕获技术使用了可以激发表面等离子体共振的金属纳米结构,使近场光强度增大,所以可以捕获纳米量级的颗粒。当今,无损伤、非接触光捕获和光操控,是近年来光学领域的重要热点。结合近红外波段在医学方面具有独特无背景干扰的优点。本文提出了基于近红外的双异金属纳米柱阵列表面等离子光镊结构以及基于金纳米柱阵列表面等离子光镊的详细分析。首先,本文在前两章节中说明了光学捕获的机制以及光捕获力的理论计算方法。通过麦克斯韦应力张量法理论计算以及仿真模拟,我们得到基于红外波段的双异金属纳米柱阵列的纳米颗粒捕获的输入功率为50mW时,光学捕获力的最大值计算为约6.6nN,通过研究颗粒在沿纳米柱纵向和横向方向的光捕获力变化,根据这些变化与克服纳米颗粒布朗运动需要的力作对比,本文给出了捕获范围。再次,本文给出了金纳米结构捕获纳米颗粒的分析和实验,通过麦克斯韦应力张量法理论计算以及仿真模拟,本文得到金纳米柱阵列的纳米颗粒捕获的输入功率为50mW时,光学捕获力的最大值约为约39pN,并用金纳米柱光镊做了捕获大小100nm、特定波长下发出特定荧光的微粒以及找出最终捕获位置。在本文最后,我们提出了一种红外下金纳米颗粒的捕获光镊,并进行了简单的分析。本文所提出的纳米柱阵列的husanlim光镊结构简单,比较容易地集成在较小的芯片上,所以可以应用在生命科学,物理光学,医疗标记等科学领域。
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