بررسی برهمکنش نور با نانوذرات فلزی طلا و نقره

در این تحقیق، برهمکنش نور و نانوذره های فلزی مورد بررسی قرار گرفتند. به این منظور، از نانوذره هایی با جنس طلا و نقره به دلیل وجود پلاسمون های سطحی آنها در محدوده مرئی طیف الکترومغناطیسی، استفاده شده است. تأثیر شکل نانوذرهها بر خواص نوری آنها با اندازه گیری و محاسبه ی طیف جذبی مطالعه شد. نشان داده شد که قله های موجود در طیف جذبی، به دلیل جدایی بارها در بسامد تشدید پلاسمون سطحی نانوذره های فلزی است. این بسامد تشدید به طور قوی به جنس، شکل و اندازه ی نانوذره ها وابسته است. همچنین نشان داده شد که تغییر ضریب شکست محیط پیرامون نانوذره نیز، منجر به جابه جایی بسامد پلاسمون می شود. علاوه بر سنتز نانوذره های کروی نقره و نانوذره ی هلالی شکل طلا، خواص نانوذره های بیضی شکل، مکعبی و منشوری نیز با استفاده از شبیه سازی مورد مطالعه قرار گرفتند. در ادامه، برهم کنش جفت نانوذره های فلزی با نور نیز بررسی شدند. در این بررسی از جفت نانوهلال های طلا استفاده شد. جفت نانوهلال های طلا از دو نانوذره ی هلالی شکل که روبه روی یکدیگر قرار دارند و مقداری از نوک آنها با هم هم پوشانی دارند و به وسیله ی لایه ی عایقی از هم جدا شده اند، تشکیل شده است. این جفت نانوهلال ها با استفاده از روش لیتوگرافی کلوئیدی سنتز و طیف جذبی آنها با نانوذره ی هلالی تکی مقایسه شده اند. تأثیر وجود نانوذره ی هلالی شکل دوم در فاصله ی کمی از نانوذره ی اول، موجب برهم کنش آنها و در نتیجه بروز مدهای جدید پلاسمون سطحی می شود. چگونگی بروز مدهای جدید با استفاده از مدل هیبریدی و شبیه سازی های رایانه ای توضیح داده شده اند. همچنین تأثیر پارامترهای مختلف بر برهم کنش جفت نانوذره های هلالی شکل نیز مطالعه شدند. در ادامه ی پایان نامه، با توجه به خواص نوری نانوذره های طلا در تمرکز نور، نانوساختاری برای کنترل قطبش نور در محدوده ی زیر حد پراش پیشنهاد شده است. نانوآنتن پیشنهادی از سه نانوذره ی منشوری شکل طلا تشکیل شده است که با توجه به مکان و جهت قرارگیری آنها، فضای خالی (گاف) در وسط ساختار ایجاد می شود. این نانوآنتن در حالی که قطبش نور را حفظ می کند، قابلیت تمرکز و افزایش شدت نور فرودی را دارد. کمیتی برای سنجش معیار ارزشی نانوآنتن نیز تعریف شده است که برای استفاده در کاربردهایی که از قطبش دایروی نور استفاده می شود، مناسب می باشد. همچنین خواص نوری نانوساختار پیشنهادی با تغییر پارامترهای مختلفی نظیر تغییر در شکل نانوذره های تشکیل دهنده و اندازه-ی گاف، بررسی شدند. در نهایت نیز وجود نقص ساختاری در نانوآنتن مطالعه شد و شرایط پایداری نانوآنتن در این وضعیت بررسی گردید.