FDTD在等离子激元组装体光学性能研究中的仿真应用

摘要

贵金属纳米粒子及其组装体在表面等离子共振与表面拉曼增强等光学效应中的光学性质,被广泛应用于当代日渐重视的生物与医学中的实际研究.基于时域有限差分方法,仿真贵金属纳米粒子及其组装体的散射信号以及场强分布信号,可以准确的分析该物体结构的LSPR峰位置移动情况以及拉曼增强效应情况.从理论的角度去验证实验的结果,进一步可以指导系列实验的科研方向. 本文首先介绍FDTD以及FDTD Solutions的工作原理以及建模流程,然后是以金银核壳立方体为基础体系的系列仿真课题.金银核壳立方体组装四面体DNA探针,配位对应目标RNA实现配位前后的LSPR峰位置的变化,以达到检测目标RNA的效果;金银核壳立方体组装单个金球,控制金银核壳立方体保持不变,改变外部组装的金球在立方体上的组装位置,并在每个位置依次改变该金球的尺寸,以研究这一系列的变化位置和尺寸对于整个结构的拉曼信号的影响,从而达到可控拉曼增强效应的目的. 然后做了其他体系的模型仿真.基于包含双氧水的一个复合氧化还原反应,来实现金三角片的刻蚀,测得金三角片刻蚀过程中的LSPR锋位的变化,对应当前双氧水的浓度,以达到检测双氧水浓度的目的.接着是一个探索性仿真,金银核壳球体周围组装一圈卫星小金球,通过改变外部小金球与中间金银核壳球体的组装距离,并改变小金球组装距离发生变化的个数,从而研究其拉曼信号的变化.

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