手性HgS纳米晶的制备及其圆二色性研究

作     者：韩福广 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：侯春风

授予年度：2021年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：圆二色性 硫化汞 无机手性纳米晶 偏振扫描显微成像技术 手性吸收球模型 

摘      要：手性是描述物体与其镜像不可重叠的一种几何性质。通常手性是针对于手性分子的一种性质,但是将手性这一通常针对分子而言的定义应用到纳米尺度的物体上,可以得到手性纳米结构。手性纳米结构中无机纳米晶十分有研究意义。无机纳米晶具有独特的尺寸或形状依赖的物理和化学性质,在光子学、电子学、催化和生物学等多个领域提供了广泛的研究和开发可能性。硫化汞是一种典型的半导体无机手性晶体。其有两种不同的晶体结构,其中一种结构为手性结构。表面配体诱导合成法是制备高质量手性纳米晶的有效方法。本文利用此方法,合成了约10-15 nm的手性硫化汞纳米晶并利用光学成像系统对其圆二色性进行研究,利用数值模拟对HgS纳米晶的圆二色性进行分析。手性纳米晶有着独特的手性光学现象,其中研究最为广泛的为其圆二色性。圆二色性表现为其对左旋和右旋圆偏振光的吸收存在差异。研究手性光学的基本方法有旋光光谱、圆二色谱以及圆二色荧光光谱,但这些方法都存在着一些不足。本论文利用纳米晶的圆二色性采用基于扫描偏振调制显微成像技术的光学成像系统,在540 nm的波长下实现对于硫化汞纳米晶团聚体的圆二色成像及不对称性因子测量。探究了系统中圆二色成像的影响因素,成功实现对于1μm左右以及100 nm左右的纳米晶团聚体的圆二色成像,并测量得到其团聚体的不对称性因子的数量级为10。利用基于麦克斯韦方程组的经典方法对纳米尺度下的空气中的硫化汞纳米晶的手性吸收球模型进行圆二色性研究。利用手性介质的麦克斯韦本构方程计算了手性吸收球的吸收特性以及圆二色性,计算并分析了不同半径手性吸收球的两种机制所产生的圆二色谱变化。圆二色性的产生分别来源于手性球内部HgS纳米晶的手性特性和周围环境与手性介质球边界处的近场相互作用。改变吸收球的大小,发现两种机制所产生的圆二色性都与手性吸收球的半径有关。