Au纳米粒子形状与吸收特性研究

1、Au纳米粒子形状与吸收特性研究本章应用DDA方法对于Au纳米球、Au纳米球壳定量的研究了它们吸收 光谱中共振峰的位置和强度随 2种Au纳米粒子的变化趋势，以便揭示 Au纳米 粒子吸收特性变化规律。Au纳米球的吸收特性本章节将利用第3.3节介绍的Au纳米粒子介电函数及其 Au纳米粒子尺寸 修正模型，对不同尺寸Au纳米球吸收光谱进行计算分析，本文使用的计算风系 数据软件是MATLAB进行数值模拟分析研究。表3-1 Au纳米粒子部分数据参数表Au纳米粒子具有能量：hwp (ev)9.03光速：C (m/s)3.0*108Au纳米粒子自由电子速度：vf (m/s)1.4*106Au纳米粒子自由电子平均

2、自由程l (nm)42弹簧弹性系数：k9*10-4阻尼系数：5*10-4原子的电子离其平衡时候的距离x (nm)38Au纳米球电子的质量：m0 (kg)9.1*10-31Au纳米球的电子的电荷量:e (C)1.6*10-16真空介电常数：0 (F/m)8. 8* 10-12Au纳米球内有效的自由电子的平均自由程：Le (nm)26Au纳米球的半径：R(nm )30为Au纳米球折射率n1.33根据表3-1Au纳米粒子部分数据参数表，根据第二章基础处理知识以及使用 第三章模型计算公式，使用 MATLAB进行数值计算，模拟分析 Au纳米球的吸 收特性，这里做如下假设，Au纳米球半径R=30,可以得到

3、Au纳米球的消光 特性曲线、Au纳米球的散光特性曲线、Au纳米球的吸收特性曲线，如下图所 示：图3-1 Au纳米球的三种曲线的效率 Q其中，消光处理效率也就是总的效率 Q1,被Au纳米粒子吸收的效率 Q2, 被Au纳米粒子散射的效率Q3,从图3-1 Au纳米球的三种曲线的效率 Q可以看 出，确实存在关系：Q1=Q2+Q3(4-1)并且，可以看出来Au纳米球的消光特性曲线、Au纳米球的散光特性曲线、 Au纳米球的吸收特性曲线三条曲线都出现较强的共振峰，Au纳米球的消光特性曲线在 546的时候，出现较强的共振峰效率为 4.52, Au纳米球的吸收特性曲线在 557的时候，出现较强的共振峰效率为 1

4、.12, Au纳米球的吸收特性曲线在 544的时候，出现较强的共振峰吸收率为3.52.半径的影响为了进一步了解Au纳米球形状与吸收率的关系，接着对于 Au纳米球做 了如下处理，取其半径变化对光谱吸收效率的影响进行研究，本文把 Au纳米球 的R从10 nm逐步变到 40 nm,中间间隔取为10 nm。图3-2不同半径下吸收效率随波长变化白日”修NW等电霎包口国 Q文件旧编辑(E) BB(V) 病入(1) 工具莫闻D) 盲口 (W1 帮助(H)101520253035404550半度(nm)口掰怒胆壁图3-3吸收效率峰值随Au纳米球半径变化结论分析从图3-2不同半径下吸收效率随波长、图 3-3吸收

5、效率峰值随Au纳米球 半径变化变化，可以看出吸收效率峰值随 Au纳米球半径效率的变化是增大的， 并且吸收效率随波长变化是分段进行的。进行分析判断，可以得出以下2条结论：第一：保持半径不变的情况下，Au纳米球吸收光效率随着入射波的波长先 增大，大约达到波长为550nm的时候，开始减小。第二：Au纳米球吸收光效率随着Au纳米球的增大，而逐渐开始增大。到 达半径40之后，吸收光效率增大速率非常慢。Au纳米球壳的吸收特性根据表3-1Au纳米粒子部分数据参数表，根据第二章基础处理知识以及使用 第三章模型计算公式，使用 MATLAB进行数值计算，模拟分析 Au纳米球壳的吸收特性，这里做如下假设，Au纳米球

6、半径R1=20, R2=30,得到Au纳米球 壳的消光特性曲线、Au纳米球壳的散光特性曲线、Au纳米球壳的吸收特性曲 线，如下图所示:图3-2 Au纳米球壳的三种曲线的效率 Q可以看出来Au纳米球的消光特性曲线、Au纳米球的散光特性曲线、Au纳 米球的吸收特性曲线三条曲线都出现较强的共振峰，Au纳米球的消光特性曲线在552的时候，出现较强的共振峰效率为 4.68, Au纳米球的吸收特性曲线在561的时候，出现较强的共振峰效率为0.80, Au纳米球的吸收特性曲线在546的时候，出现较强的共振峰吸收率为 3.88。内半径的影响为了进一步了解Au纳米球壳形状与吸收率的关系，接着对于 Au纳米球 壳

7、做了如下处理，取其内半径变化 R1对光谱吸收效率的影响进行研究，外半径 作为一个定值，取值为：R2=30nm,本文把Au纳米球壳的R1从10 nm逐步变 到30 nm,中间间隔取为5nm。图3-5 R2=30时、不同内半径下吸收效率随波长变化U榔衰胭暨图3-6 R2=30时、吸收效率峰值随Au纳米球壳内半径变化外半径的影响为了进一步了解Au纳米球壳形状与吸收率的关系，接着对于 Au纳米球 壳做了如下处理，取其外半径变化 R2对光谱吸收效率的影响进行研究，内半径 作为一个定值 取值为：R1=20nm,本文把Au纳米球壳的R2从20 nm逐步变到40 nm,中间间隔取为5nm。图3-7 R1=20

8、时、不同外半径下吸收效率随波长变化如小时一gsB（v） 卸5；工a真H向密口网瞿助M S d M、二门相/昌I 明 P0.61111110152。2530 3E 404& 5Q外半径IFIE)图3-8 R1=30时、吸收效率峰值随Au纳米球壳外半径变化结论分析从图3-5 R2=30时、不同内半径下吸收效率随波长变化、图 3-6 R2=30时、 吸收效率峰值随Au纳米球壳内半径变化、图3-7 R1=20时、不同外半径下吸收 效率随波长变化、图3-8 R1=30时、吸收效率峰值随Au纳米球壳外半径变化， 可以看出吸收效率峰值随Au纳米球壳内半径效率的变化是增大的，外半径先增 大后减小。进行分析判断，可以得出以下3条结论：第一：保持Au纳米球壳内外半径不变的情况下，Au纳米球科吸收光效率随着入射波的波长先增大（内外半径都是），大约达到波长为550nm的时候，开始减小。第二：Au纳米球科吸收光效率随着 Au纳米球科内半径的增大，而逐渐开 始增大。当定义外半径R2=30nm,内半径到达半径20nm之后，吸收光效率增大 速率开始变慢。第三：Au纳米球科