金纳米环的光学性能和过渡金属双核配合物电子性质的理论研究

摘要

本文采用离散偶极近似方法(DDA)系统地研究了金纳米环、金纳米盘、水平和竖直排列的金纳米环二聚体和三聚体以及同心的金纳米环和金纳米盘结构的消光谱线及其表面增强电场分布。随着金纳米环尺寸大小、水平和竖直排列方式、金纳米环二聚体和三聚体间距和同心结构间距变化，其相应地表面等离子体共振消光峰发生红移或蓝移。金纳米环直径与厚度的比值决定了表面等离子体共振消光峰位置。在表面等离子体共振消光峰波长入射处，金纳米环较金纳米盘产生更强的表面增强电场；圆形横截面较矩形横截面的金纳米环产生更强的表面增强电场；水平排列的金纳米环二聚体、三聚体以及同心结构的间距越小，产生更强的表面增强电场；同心的金纳米环和纳米盘结构较单金纳米盘和单金纳米环，产生更强的表面增强电场。这些结果为设计表面增强拉曼散射的衬底提供理论指导。
　　采用密度泛函B3LYP和BP86方法研究了双核过渡金属配合物C10H8Mn2(CO)n(n=6、5、4、3、2)和(C10H8)2M2(M=Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni)的最稳定结构和相应的异构体，讨论了相应的结构能量及金属键级，通过双核过渡金属配合物键长和金属键和键级研究其最稳定结构，进一步给出双核甘菊环配合物存在的四类稳定构型。
　　第一章介绍金属纳米材料等离子体、光学和双核过渡金属配合物材料的研究背景和研究概况，介绍本论文的研究目的与主要内容。
　　第二章介绍用于金属纳米的表面等离子体表面增强拉曼散射的增强机理中电磁增强的数值计算方法-离散偶极近似，简要地介绍了密度泛函理论(DFT)的基本原理和研究进展。
　　第三章研究了银纳米环，金纳米环，金纳米盘，水平和竖直排列的金纳米环二聚体和三聚体，以及同心的金纳米环和金纳米盘结构消光谱线及其表面增强电场分布。
　　第四章采用密度泛函B3LYP和BP86方法研究双核过渡金属配合物C10H8Mn2(CO)n(n=6、5、4、3、2)和(C10H8)2M2(M=Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni)最稳定结构和相应地异构体及其相应的金属键。讨论了相应结构的能量及金属键级，通过双核过渡金属配合物键长和金属键键级研究其最稳定结构，给出双核甘菊环配合物存在的四类稳定构型。
　　第五章本论文主要结论和未来工作的展望。