贵金属纳米颗粒复合薄膜光学特性理论研究
Theoretical Study of the Optical Properties of Noble Metal Nano-Particles Dispersed Composite Films
作者单位E-mail
张素伟 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083  
张波萍 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083 bpzhang@ustb.edu.cn 
李顺 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083  
朱立峰 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083  
张雨桥 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083  
摘要: 采用经典Mie理论模拟计算了Ag、Au和Cu系纳米颗粒复合薄膜的吸收光谱。所有复合薄膜的吸收光谱均在可见光范围内出现表面等离子共振(surfaceplasmonresonance,SPR)吸收峰。Ag、Au和Cu系复合薄膜的SPR吸收峰峰位和峰强与金属介电常数实部(εm1)和虚部(εm2)及介质折射率(refractiveindex,ns)之间存在强相关性,相比于εm1εm2,ns的增大主导SPR吸收峰向长波方向移动且强度增强。通过改变金属和介质种类可以调节Ag、Au和Cu系复合薄膜的SPR吸收峰峰位和峰强,从而调节其光吸收特性。根据ns可以推测出金属纳米颗粒复合薄膜在可见光范围内的SPR吸收峰峰位。理论模拟吸收光谱与前人实验结果吻合,SPR吸收峰峰位的理论值与文献实验值接近。
关键词: Mie理论  金属纳米颗粒复合薄膜  表面等离子共振  介质折射率
基金项目: 国家自然科学基金(No.51472026,51272023)和高等学校博士学科点专项科研基金(No.20130006110006)资助项目。
Abstract: The optical absorption spectra of the nano-composite films dispersed by Ag, Au and Cu nano-particles were simulated by the classical Mie theory. It was found that the optical absorption spectra exhibit surface plasmon resonance (SPR) absorption peaks in visible region. The positions and intensities of the SPR absorption peaks are strongly affected by the real part (εm1) and imaginary part (εm2) of dielectric constant of metal and refractive index (ns) of dielectric. The SPRabsorption position in visible region of the composite film is strongly dependent on ns rather than εm1 and εm2. The simulated optical absorption spectra of the composite films dispersed by Ag, Au and Cu by Mie theory in this study are in good agreement with the reported experiment results, especially showing a close SPR peak positions to each other.
Keywords: Mie theory  nano-composite film  surface plasmon resonance  refractive index
投稿时间:2015-04-03 修订日期:2015-09-06
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张素伟,张波萍,李顺,朱立峰,张雨桥.贵金属纳米颗粒复合薄膜光学特性理论研究[J].无机化学学报,2015,31(11):2135-2142.
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