金屬納米顆粒太赫茲波段的表面增強拉曼散射研究.pdf

1、太赫茲波譜位于紅外與微波之間，它屬于以經(jīng)典理論為基礎的電子學和以量子躍遷理論為基礎的光子學交疊區(qū)域，由于性質呈現(xiàn)出一系列特殊性，因此太赫茲波在醫(yī)學、成像、通信和天文等諸多領域，尤其在生物大分子探測方面有著突出的應用優(yōu)勢。表面增強拉曼散射（Surface-enhanced Raman Scattering，SERS）技術在生物大分子檢測方面與太赫茲有很多共同點，將太赫茲波與SERS結合起來形成一種基于SERS的太赫茲探測技術，在生物大分子

2、檢測過程有著明顯的優(yōu)勢，不僅可以描述生物大分子的分子結構，而且可以對生物分子的濃度進行檢測。金屬納米顆粒的表面電磁增強效果是SERS基底組成部分，使用時域有限差分（Finite Difference Time Domain，F(xiàn)DTD）方法對其進行數(shù)值計算與模擬是本文的研究基礎。本文就太赫茲技術與SERS技術相結合的研究命題進行了以下研究:
　　1)分析了拉曼散射的形成原理與表面增強拉曼散射的增強機理，針對太赫茲波技術和SERS技術

3、相結合的基礎模型進行了深入研究。
　　2)研究了描述電磁場的Maxwell方程組在FDTD計算域的差分形式，并著重分析了金屬納米顆粒的色散特性在數(shù)值計算過程中的處理方式。
　　3)使用FDTD方法對金屬納米顆粒在太赫茲波段的增強因子大小分布情況進行了深入研究，從基礎上證明太赫茲波技術與SERS技術相結合的合理適用性。通過對金納米顆粒二聚體“熱點”處的近場拉曼電磁增強效果進行計算仿真，得到了“熱點”處的電磁增強因子可以達到10