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金属手性纳米结构的制备及其圆二色性研究

金属手性纳米结构的制备及其圆二色性研究

作者：邓俊臣陕西师范大学

学位级别：硕士

表面等离激元增强的圆二色（Circular Dichroism, CD）光谱作为手性分子微量检测的重要分析手段,在生物医学诊断和病原体探测等方面具有巨大的应用潜力。完善CD产生的物理机制和制备高灵敏度CD探测衬底是该领域的研究重点。金属手性纳... 详细信息

表面等离激元增强的圆二色（Circular Dichroism, CD）光谱作为手性分子微量检测的重要分析手段,在生物医学诊断和病原体探测等方面具有巨大的应用潜力。完善CD产生的物理机制和制备高灵敏度CD探测衬底是该领域的研究重点。金属手性纳米材料是目前公认的高灵敏度CD探测衬底之一,同时,这种结构与光之间的相互作用也使其具有很强的CD效应。金属手性纳米结构的CD效应强烈依赖于其结构参数,这种特性有助于我们研究CD产生的物理机制。本论文以二维胶体晶体为模版用倾斜角沉积的方法制备了L形金属手性纳米结构,并用有限元方法模拟了实验结果,研究了结构参数变化对结构圆二色性的影响。具体内容及结果如下：以二维有序聚苯乙烯微球阵列为模板,采用倾斜角沉积技术制备了不同结构参数的L形手性金属纳米结构,研究了结构参数对其圆二色性的影响。结果表明：倾斜角沉积技术和自组装技术的结合能够制备出形貌可控、结构稳定的金属手性纳米材料;随L形结构两臂之间厚度差和聚苯乙烯微球直径的增大,结构的圆二色性增强且谱线发生红移,实现了在可见和近红外区域对结构圆二色性的调节。这些结果为制备高灵敏度CD探测衬底奠定了一定的基础。运用有限元方法研究了L形金属手性纳米结构的光学特性,并计算了该结构在不同结构参数下的圆二色光谱。结果表明：模拟与实验所得的谱线规律一致;左旋和右旋结构的圆二色光谱对称分布;L形两臂厚度差变大增加了结构的不对称性,结构的圆二色性增强;倾斜角沉积的自阴影效应导致第二层Ag膜倾斜生长,其表面的电子共振长度增加,结构的圆二色光谱红移。这些研究结果有助于进一步理解CD产生的物理机制。

关键词：表面等离激元手性材料圆二色性倾斜角沉积有限元算法

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金属手性纳米棒复合结构圆二色性研究

金属手性纳米棒复合结构圆二色性研究

作者：黄立顺陕西师范大学

学位级别：硕士

表面等离激元（surface plasmon, SP）是由光波电磁场与金属表面自由电子之间的耦合所形成的电磁模,在非线性光学、催化剂、表面拉曼散射增强等领域得到广泛应用。SP对金属微纳结构的形状、尺寸、周围介质及纳米结构的排列方式非常敏感... 详细信息

表面等离激元（surface plasmon, SP）是由光波电磁场与金属表面自由电子之间的耦合所形成的电磁模,在非线性光学、催化剂、表面拉曼散射增强等领域得到广泛应用。SP对金属微纳结构的形状、尺寸、周围介质及纳米结构的排列方式非常敏感。因此,可以通过调整上述影响因素来调控纳米结构的SP。手性是指结构不能与其镜像重合的性质。圆二色性（Circular Dichroism, CD）光谱学是探测结构手性特征的主要方法,它是通过探测物质对左旋和右旋圆偏振光吸收的不同来探测物质的手性信息。金属手性纳米结构能够产生更强的CD信号,并在圆偏振转换、生物医学诊断和生物分子检测等方面有广泛应用。本论文设计了两种不同金属手性纳米棒复合结构阵列,采用有限元方法研究其CD效应产生的物理机制。具体内容及结果如下：（1）提出了相互垂直的双层金属纳米棒复合结构阵列,研究其在左旋圆偏振光和右旋圆偏振光入射下CD效应产生的物理机制,并计算了结构参数对CD效应的影响。结果表明：当左旋圆偏振光照射此结构时,在短波长共振处上层短棒等效的电偶极子和下层短棒等效的电偶极子可形成antibonding模式;长波长共振处上层长棒等效的电偶极子和下层长棒等效的电偶极子也可形成antibonding模式。当右旋圆偏振光照射此结构时,在短波长共振处上层短棒等效的电偶极子和下层短棒等效的电偶极子可形成bonding模式：长波长共振处上层长棒等效的电偶极子和下层长棒等效的电偶极子也可形成bonding模式,CD效应产生的物理机制符合玻恩-库伦模型。双层金属纳米棒复合结构的CD效应强烈依赖于结构参数。（2）提出了由三根金属纳米棒组成的金属纳米棒复合结构,研究了该结构CD效应及其产生的物理机制,并计算了结构参数对CD效应的影响。研究表明：左旋圆偏振光入射下,上层金属纳米棒等效的电偶极子和下层金属纳米棒等效的电偶极子可形成antibonding模式,中间金属纳米棒与上下层金属纳米棒的耦合作用非常弱。右旋圆偏振光入射下,三根金属纳米棒等效的电偶极子可形成共振较强的antibonding和bonding模式。金属纳米棒复合结构的CD效应强烈依赖于结构参数。这些结果不仅有助于更好的理解CD效应产生的物理机制,而且有助于设计金属纳米棒复合结构来增强CD效应。

关键词：局域表面等离激元共振圆二色性有限元方法

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多层纳米结构阵列的圆二色性研究

多层纳米结构阵列的圆二色性研究

作者：温小静陕西师范大学

学位级别：硕士

表面等离激元（Surface plasmon,SP）是金属表面的自由电子与光子相互作用形成的一种的电磁模。手性指一个物体不能够与其镜像相重合的性质,圆二色性（circular dichroism,CD）是表征手性的一种方法。手性分子普遍存在于大自然中,但其C... 详细信息

表面等离激元（Surface plasmon,SP）是金属表面的自由电子与光子相互作用形成的一种的电磁模。手性指一个物体不能够与其镜像相重合的性质,圆二色性（circular dichroism,CD）是表征手性的一种方法。手性分子普遍存在于大自然中,但其CD信号极其微弱,并且在紫外光波段,这限制了它的应用领域。由于光与贵金属手性纳米结构强烈的相互作用,使得其具有比手性分子强的CD信号。近年来,基于SP的金属手性纳米光子学器件的设计及其特性的研究非常活跃。本论文分别设计并研究了“旋转纳米棒与纳米缝结构阵列”和“膜与双层开口圆环结构阵列”的CD光谱及其产生CD的物理机制,研究的具体内容及结果如下：1、提出了一种金属/介质/金属旋转纳米棒与纳米缝阵列（TNNA）的多层结构,运用有限元方法研究了它的圆二色性及其产生的物理机制。研究表明,圆偏振光照射时,TNNA结构的能量主要通过狭缝传输,垂直于纳米缝方向振荡的等效电偶极子可与沿棒方向振荡的电偶极子可形成bonding或anti-bonding模式,CD机制符合Born-Kuhn模型。此外,我们还研究了结构参数对TNNA阵列CD效应的影响。这些研究结果有助于我们更进一步的理解产生CD的物理机制。2、提出了一种五层手性结构“膜与双层开口圆环结构（FBS）阵列”,运用有限元方法研究了它的圆二色性及其产生的物理机制。研究表明,圆偏振光照射时,在上下两个开口圆环上的电荷分别呈现四偶极子与偶极子分布。上层开口圆环上等效的电偶极子与下层开口圆环上等效的电偶极子可形成bonding或anti-bonding模式,CD机制符合Born-Kuhn模型。FBS结构中由于金薄膜的作用,提出了上下层有间接耦合与直接耦合的机制,相比于直接耦合,间接耦合的结果具有更大的CD。FBS结构的CD效应强烈依赖于各结构参数,当上层开口环与下层开口环达到阻抗匹配时,其CD值达到最大。研究结果对设计金属手性微纳结构具有一定的指导意义。

关键词：表面等离激元手性圆二色性有限元方法

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K型纳米阵列结构的圆二色性研究

西安工业大学学报 2021年第5期41卷 553-558页

作者：荆敏娟运城学院物理与电子工程系运城044000

为了解决二维平面结构的手性超导材料在垂直入射下圆偏振光产生圆二色性响应较弱的问题,设计了二维平面K型纳米阵列结构,研究该结构的圆二色性,采用有限元理论并利用COMSOL软件数值分析了此结构的光学手性特性。结果显示在垂直入射的左... 详细信息

为了解决二维平面结构的手性超导材料在垂直入射下圆偏振光产生圆二色性响应较弱的问题,设计了二维平面K型纳米阵列结构,研究该结构的圆二色性,采用有限元理论并利用COMSOL软件数值分析了此结构的光学手性特性。结果显示在垂直入射的左旋圆偏振光(LCP)和右旋圆偏振光(RCP)作用下,通过调整K型结构参数破坏其对称性进而产生手性,数值表明该结构在波长为1440 nm附近圆二色性(CD)最高达到27.5%。结果表明:该结构在红外波段附近出现了较大的CD效应,同时K型结构简单,容易实验制备,便于实验调控,与以往二维平面微纳米结构的CD对比,其效应提高幅度较大。

关键词：圆二色性手性 K型纳米结构共振

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一种测量圆二色性的椭圆调制器

光电子．激光 2007年第4期18卷 425-427页

作者：陶卫东潘雪丰王标白贵儒宁波大学理学院浙江宁波315211 宁波大学光纤通信与网络技术研究所浙江宁波315211

提出了一种测量圆二色性的新方法。采用起偏器和菲涅尔棱体组成的椭圆偏振光调制器,产生出特定的椭圆偏振光,使之通过样品并抵消因样品吸收引起的圆二色性差异。利用零补偿原理,从而计算出样品的圆二色性值,计算表明,入射角变化±2°时... 详细信息

提出了一种测量圆二色性的新方法。采用起偏器和菲涅尔棱体组成的椭圆偏振光调制器,产生出特定的椭圆偏振光,使之通过样品并抵消因样品吸收引起的圆二色性差异。利用零补偿原理,从而计算出样品的圆二色性值,计算表明,入射角变化±2°时,椭圆偏振光调制器的总相位延迟量偏差不超过0.46°,满足测量所需。

关键词：零补偿手征介质圆二色性椭圆偏振光

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用微波分光计测量手征特异材料圆二色性

大学物理 2014年第8期33卷 51-54页

作者：康志远陈思潮方恺李云辉赫丽武超赵俊飞同济大学物理科学与工程学院上海200092

介绍了用微波分光计测量手征特异材料圆二色性的实验,利用微波分光计对双层交叉十字型结构的手征特异材料进行了测量,发现其具有明显的圆二色性;再通过电磁场仿真设计软件对其表面电流等进行分析;进而利用可变频率的矩形喇叭天线系统在... 详细信息

介绍了用微波分光计测量手征特异材料圆二色性的实验,利用微波分光计对双层交叉十字型结构的手征特异材料进行了测量,发现其具有明显的圆二色性;再通过电磁场仿真设计软件对其表面电流等进行分析;进而利用可变频率的矩形喇叭天线系统在一定频带范围内精确测量相关性质,验证了微波分光计观测到的结果.本实验丰富了微波分光计实验项目的教学内容,并让本科生在学习大学物理实验课程中接触到物理学前沿的研究工作,有益于培养学生的科学研究能力.

关键词：微波分光计手征特异材料圆二色性

考虑静态双折射和圆二色性的弹光调制器偏振特性

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光学学报 2016年第3期36卷 225-231页

作者：李克武王黎明王志斌张瑞李晓张敏娟中北大学电子测试技术重点实验室山西太原030051 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心山西太原030051 中北大学信息与通信工程学院山西太原030051

为了进一步理解弹光调制器(PEM)的静态双折射和圆二色性,深入研究了PEM偏振特性。运用Muller矩阵分别描述弹光调制、静态双折射和圆二色性的偏振特性,建立了同时考虑静态双折射和圆二色性的PEM偏振特性模型;对该模型进行理论分析和仿真... 详细信息

为了进一步理解弹光调制器(PEM)的静态双折射和圆二色性,深入研究了PEM偏振特性。运用Muller矩阵分别描述弹光调制、静态双折射和圆二色性的偏振特性,建立了同时考虑静态双折射和圆二色性的PEM偏振特性模型;对该模型进行理论分析和仿真分析;搭建实验装置并进行了偏振调制实验。实验结果表明理论分析正确合理,PEM的偏振特性应为微小静态双折射、弹光调制和微弱圆二色性效应的组合。此外,还精细测量了其中一个PEM样品的圆二色性值为2.755×10^(-2),静态双折射的相位延迟值b=5.73×10^(-2)rad和方向角α=3.96°。较全面地给出了PEM偏振特性的一般Muller矩阵描述,扩充了弹光偏振调制方面的知识。

关键词：物理光学偏振特性弹光调制器静态双折射圆二色性

鱼皮胶原蛋白性质的圆二色性和色谱法研究(英文)

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食品科学 2011年第17期32卷 181-185页

作者：张俊杰段蕊吴美华叶超今野·久仁彦江苏省海洋生物技术重点建设实验室江苏连云港222005 淮海工学院海洋学院江苏连云港222005 北海道大学水产科学研究院日本北海道函馆市041-8611

从鲤鱼(Cyprinus carpio)和鳕鱼(Gadus morhua)鱼皮中提取酸溶性胶原蛋白(ASC),并对两种胶原蛋白的性质进行研究和比较。通过圆二色性(CD)分析鲤鱼鱼皮ASC的变性温度为36℃,鳕鱼鱼皮ASC的变性温度为19.0℃,与胶原蛋白亚氨基酸含量的分... 详细信息

从鲤鱼(Cyprinus carpio)和鳕鱼(Gadus morhua)鱼皮中提取酸溶性胶原蛋白(ASC),并对两种胶原蛋白的性质进行研究和比较。通过圆二色性(CD)分析鲤鱼鱼皮ASC的变性温度为36℃,鳕鱼鱼皮ASC的变性温度为19.0℃,与胶原蛋白亚氨基酸含量的分析结果一致。柱色谱层析结果显示,两种胶原蛋白都由3种不同的α链组成(α1,α2,α3),3种单链形成的聚合体含有(α1)2α2和α1α2α3两种不同的形式。鲤鱼和鳕鱼鱼皮α1链的胃蛋白酶酶解图谱显示两种胶原蛋白之间存在明显的差异。

关键词：鱼皮胶原蛋白层析圆二色性

Cd(Ⅱ)与双苯并咪唑配合物的合成、圆二色性和荧光性质

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化工技术与开发 2021年第10期50卷 10-13,9页

作者：王卓渊林香凤省部共建药用资源化学与药物分子工程国家重点实验室(广西师范大学) 广西桂林541004 广西师范大学环境与资源学院广西桂林541004

合成了Cd(Ⅱ)与1,2-亚苯基-双苯并咪唑(PBBM)的配合物,采用元素分析、UV、IR、摩尔电导率等方法,对配合物进行了表征。圆二色性研究发现,配合物在208nm和228nm处呈正科顿效应,而在220nm和238nm处呈负科顿效应。荧光性质研究结果表明,配... 详细信息

合成了Cd(Ⅱ)与1,2-亚苯基-双苯并咪唑(PBBM)的配合物,采用元素分析、UV、IR、摩尔电导率等方法,对配合物进行了表征。圆二色性研究发现,配合物在208nm和228nm处呈正科顿效应,而在220nm和238nm处呈负科顿效应。荧光性质研究结果表明,配合物的特征荧光发射峰出现在460nm、478nm和584nm处,荧光寿命τ460、τ478和τ584分别为1.33ns、1.37ns和1.34ns。Cd(Ⅱ)配合物可发射白色荧光,是良好的荧光材料。

关键词： 1 2-亚苯基-双苯并咪唑 Cd(Ⅱ)配合物合成圆二色性荧光性质