基于DDA和FDTD算法的银纳米球及其阵列LSPR现象分析

摘要

目的:分析不同半径的银纳米球及其组合阵列的消光现象和耦合现象,探索局域表面等离子体共振(localized surface plasmon resonance,LSPR)发生的原因.方法:采用离散偶极近似(discrete dipole approximation,DDA)得到不同半径银纳米球及其阵列的消光光谱及其消光效率(Q_ ext)、吸收效率(Q_abs)和散射效率(Q_sca)等;在此基础上,利用时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)方法研究了双纳米球阵列的耦合作用及其电场分布.结果:对于单纳米粒子,随着半径的增大,散射效率占总的消光效率的比重增加.对于2个纳米颗粒,当入射光垂直于轴线,且纳米颗粒之间间距较小时,耦合的作用较大.对于纳米颗粒阵列,消光光谱的灵敏度与纳米颗粒的大小以及间距有关,当颗粒间距很小的时候会出现多峰形式的消光谱.结论:LSPR与纳米颗粒的种类、大小、形状、阵列及所处的介质环境等有关.