光纤探针型近场光镊光阱力特性研究

基于动量守恒原理,结合麦克斯韦应力张量和三维时域有限差分方法,建立了近场空间内激光光镊对纳米微粒的光阱力计算模型.分析了光纤探针型近场光镊的近场分布以及操作纳米微粒时各轴向光阱力的分布情况,并探讨了光纤探针尖端的捕获尺寸、捕获位置和操作稳定性.结果表明:微粒应处于光纤探针针尖的近场空间内才可实现稳定可靠的纳米操作,不同...     

光纤探针型近场光镊光阱力特性研究

基于动量守恒原理,结合麦克斯韦应力张量和三维时域有限差分方法,建立了近场空间内激光光镊对纳米微粒的光阱力计算模型.分析了光纤探针型近场光镊的近场分布以及操作纳米微粒时各轴向光阱力的分布情况,并探讨了光纤探针尖端的捕获尺寸、捕获位置和操作稳定性.结果表明:微粒应处于光纤探针针尖的近场空间内才可实现稳定可靠的纳米操作,不同尺寸的微粒具有不同的捕获效果,且随初始位置的不同微粒的捕获位置亦不同.计算结果为激光近场光镊纳米操作装置的设计和制造提供了理论基础.     

光镊力影响因素的计算分析

运用基于T矩阵算法的开源光镊计算工具包对可能影响光镊力的微粒尺寸、相对折射率以及光束模式进行了研究,计算结果表明,这三方面因素都会对光镊力产生显著影响,微粒直径与波长相等、相对折射率尽可能大时选择恰当的光束模式能够产生最佳的光镊捕获效果.     

种子法制备三角形银纳米粒子及其性能表征

 以十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)为软模板剂，采用种子法制备出三角形银纳米粒子，应用透射电镜、能量散射X射线谱仪、紫外 可见分光光度计研究了粒子的性能。结果表明：所得三角形银纳米粒子是面心立方单晶，边长随着种子加入量的减少而递增，可在20～100 nm范围内调节；CTAB以薄膜形式包覆于粒子表面阻止其氧化，粒子胶体的吸收光谱呈现典型的三角形粒子吸收峰。用扫描电镜观测到粒子在硅片上自组装成一定的2维阵列结构。     

种子法制备三角形银纳米粒子及其性能表征

以十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)为软模板剂,采用种子法制备出三角形银纳米粒子,应用透射电镜、能量散射X射线谱仪、紫外 可见分光光度计研究了粒子的性能。结果表明：所得三角形银纳米粒子是面心立方单晶,边长随着种子加入量的减少而递增,可在20～100 nm范围内调节;CTAB以薄膜形式包覆于粒子表面阻止其氧化,粒子胶体的吸收光谱呈现典型的三角形粒子吸收峰。用扫描电镜观测到粒子在硅片上自组装成一定的2维阵列结构。     

高斯波束对双层粒子的辐射俘获力

从广义米理论出发，将入射高斯波束用矢量球谐函数展开.根据对电磁场动量的讨论，得出了高斯波束对多层球形粒子的辐射俘获力的表示式，并就单高斯波束对在轴双层有吸收粒子受到的辐射俘获力进行了数值模拟，讨论了束腰半径、吸收系数、内外层相对厚度对俘获情况的影响. 关键词： 辐射俘获力 多层球形粒子 光镊 高斯波束     

纳米光镊技术发展与应用的研究

阐述了纳米光镊技术的特点,它将操作和探测精度从微米提高到纳米。归纳和总结了纳米光镊技术最新方面的研究进展,叙述了一些先进组合技术在改进光镊装置构造、操作精度以及校准方面的应用,并在此基础上提出了一些构想和建议。     

高定向石墨表面金纳米粒子和金纳米线的研究

利用真空沉积方法在高定向石墨(HOPG)基底上直接制备了粒径分布较小的金纳米粒子.超高真空扫描隧道显微镜(STM)研究发现,在74℃退火后,表观直径为2.5nm的金纳米粒子在HOPG基底上形成了排列均匀的准一维纳米粒子链,并且此金纳米粒子链结构稳定.在122℃退火后,不同粒径的金纳米粒子在HOPG基底表面上聚合长大形成了准一维金纳米线.这一发现为制备由金粒子组成的有序纳米结构开辟了探索途径.     

利用激光光梯度力消除气溶胶雾霾粒子的机理研究

针对气溶胶雾霾粒子在大气流中所受力的平衡体系(旋转升力平衡重力, 粒子与粒子之间依靠斥力形成稳定的网状的力平衡体系)的问题, 提出了用激光光梯度力破坏力平衡进而消除雾霾的新机理. 首先, 根据牛顿第二定理, 得到了粒子所受力的非线性方程组, 应用Runge-Kutta 法积分求解了雾霾颗粒在大气流中所受的主要力(空气曳引阻力、范德瓦耳斯斥力、旋转升力)的数值, 成功验证了西安市2013年12月17-25日、2014年2月20-26日两次雾霾检测试验结论: 在雾霾过程中, 粒径在0.5-0.835 μm径段的粒子数浓度增加最明显. 其次, 在雾霾粒子形成的均匀介质中, 计算了激光光梯度力的大小. 研究发现, 激光光梯度力的数量级恒大于雾霾颗粒所受主要力的数量级, 激光光梯度力完全可以破坏雾霾颗粒所受力的平衡体系. 因此, 用激光光梯度力消除雾霾是可行的, 这种新的解决雾霾的方法对人们的实际生活、环保及创建美丽的蓝天具有非常重要的意义.     

基于光热效应实现金纳米粒子的聚集及其SERS应用

为了实现金纳米粒子的高效聚集,获得高灵敏度的表面增强拉曼散射(SERS)基底,并研究激光对金纳米粒子的光热效应,搭建了一套集成像、SERS探测、光捕获为一体的光操控-显微拉曼系统,通过实验研究了光热效应对溶液中金纳米粒子的作用以及对待测物芘的SERS信号增强效应。此外,利用时域有限差分(FDTD)法从理论上计算了金纳米粒子聚集体与单个金纳米粒子的电场增强效果。结果表明:溶液中的金纳米粒子在热泳力及对流的共同作用下在石英衬底表面聚集,聚集速度受外界环境温度的影响;随着聚集时间延长,待测物芘的SERS信号强度增加,且其稳定后的SERS信号强度比金纳米溶胶基底增强了15倍;FDTD模拟结果表明金纳米粒子聚集体会产生比单个金纳米粒子更高的SERS增强因子,增强因子为1.30×10⁷。本研究利用光热效应实现了大范围、高效率捕获金纳米粒子的光操控,该方法可显著提高金纳米粒子的SERS效应,在化学和生物等领域的物质检测分析方面具有较大的应用潜力。     

时域有限差分法利用聚焦光脉冲模拟介质球微粒所受单频光阱力

用三维时域有限差分法对光镊装置中介质球微粒所受光阱力情况进行模拟。根据Richards-Wolf矢量场衍射积分公式对消球差会聚透镜像空间中电磁场分布的表示,在总场空间中实现了对聚焦光脉冲的模拟。聚焦光脉冲与介质球微粒的相互作用,通过离散傅里叶变换提取出单频成分,利用计算光阱力的麦克斯韦应力张量公式,计算单频激光对介质球的光阱力。聚焦光脉冲的引入可以使一次计算得到多个频率下的计算结果。对相同的聚焦装置下介质球受不同频率入射光的光阱力情况进行了计算。计算结果表明使用线偏振光作光源时,大数值孔径聚焦透镜和短入射波长有利于介质球的横向操纵;沿光轴方向对介质球进行纵向操纵,需要大数值孔径的物镜和与之相适应的入射波长。     

高定向石墨表面金纳米粒子和金纳米线的研究

利用真空沉积方法在高定向石墨(HOPG)基底上直接制备了粒径分布较小的金纳米粒子.超高真空扫描隧道显微镜(STM)研究发现,在74℃退火后,表观直径为2.5?nm的金纳米粒子在HOPG基底上形成了排列均匀的准一维纳米粒子链,并且此金纳米粒子链结构稳定.在122℃退火后,不同粒径的金纳米粒子在HOPG基底表面上聚合长大形成了准一维金纳米线.这一发现为制备由金粒子组成的有序纳米结构开辟了探索途径.     

光的力学效应及光阱力的测量

介绍一个利用光镊技术直观地演示光的力学效应的实验。简要讨论了开设这一实验的背景和目的，给出了光镊原理、实验装置、光阱力的测量方法和实验安排。     

金纳米棒的单光束光操纵及其散射谱的测量

利用波长为800nm的单光束飞秒激光对水溶液中的金纳米棒颗粒进行了稳定地二维光捕获.通过测量金纳米棒的散射谱研究了光阱中金纳米棒之间的耦合相互作用.比较光阱中只有单个金纳米棒被捕获和两个金纳米棒同时被捕获时的散射谱.结果表明,当两个金纳米棒同时被光阱捕获时,金纳米棒之间相互排斥,存在一定的间隔,该间隔使得两个金纳米棒之间没有发生表面等离子耦合相互作用.该实验结果为金纳米棒的光操纵及其在生物分子探测等领域的研究提供技术指导及实验参考.     

光阱中布朗粒子动力学分析

通过对光阱中的布朗粒子进行动力学方程求解,由解的结果分析得到观测系统的性能要求．结果表明：光阱中布朗颗粒服从Boltzmann分布;对其运动的观测需要纳米量级的空间分辨率和毫秒量级的时间分辨率．     

金纳米粒子组装体系的表面增强拉曼光谱特性研究：表面粒子密度与？…

利用纳米粒子组装制备了金基底－－巯基苯胺自组装膜偶联层－－金纳米粒子的“三明治”结构,研究了表面粒子粒子密度与偶连层分子的拉曼光谱强度的关系。结果 偶连层分子的拉曼光谱有很好的增强效应,增强因子可达１０＾５。在表面粒子密度较低时,拉曼光谱强讧民表面粒子密度曲线呈线形,随着表面粒子密度的增加,曲线出现偏差并在粒子密度较高区域出现一个平台。     

金纳米粒子组装体系的表面增强拉曼光谱特性研究——表面粒子密度与拉曼光谱强度的关系

利用纳米粒子组装制备了金基底———巯基苯胺自组装膜偶联层———金纳米粒子的“三明治”结构,研究了表面粒子密度与偶连层分子的拉曼光谱强度的关系。实验结果显示,该结构对偶连层分子的拉曼光谱有很好的增强效应,增强因子可达１０５。在表面粒子密度较低时,拉曼光谱强度与表面粒子密度曲线呈线形,随着表面粒子密度的增加,曲线出现负偏差并在粒子密度较高区域出现一个平台。     

分形凝聚粒子的光散射特性研究

粒子的形状和凝聚对光散射特性有着很大的影响.基于分形生长的受限扩散(DLA)模型,模拟了凝聚粒子的三维空间分形结构,并采用回转半径法计算了凝聚粒子的分形维数.利用离散偶极子近似(DDA)方法研究了纳米石墨凝聚粒子的光散射特性,对于原始粒子数不同的凝聚粒子及分形结构不同的凝聚粒子,数值计算了散射强度和偏振度随散射角的分布...     

高数值孔径聚焦三维光链的研究

通过设计衍射光学元件对入射矢量光进行调制，在高数值孔径聚焦系统焦点附近产生沿光轴方向的三维多点光俘获结构——光链.并针对不同的入射矢量偏振、聚焦透镜的数值孔径以及衍射光学元件结构，对光链性能的影响分别进行了系统的分析，实现对该独特光俘获结构的可控性研究. 关键词： 衍射光学元件 矢量光 光镊     

掺杂CdS纳米粒子聚合物的光折变效应研究

研究了掺杂CdS纳米粒子的有机聚合物体系的光折变效应,体系中以CdS纳米粒子为光敏剂,聚乙烯咔唑(PVK)为载流子输运剂,4-(4-硝基苯偶氮)苯胺染料(DO3)为非线性生色团,9-乙基咔唑(ECZ)为增塑剂。反胶束法合成的CdS胶束颗粒采用紫外可见吸收光谱和透射电子显微镜(TEM)表征,结果表明,具有纳米尺寸和量子限制效应。研究了PVK-CdS薄膜的光电导特性,实验结果表明,CdS纳米粒子与PVK之间的电荷转移可以有效的提高PVK的光电导率。双光束耦合实验证明了该体系的光折变特性,在无外加电场下,获得二波耦合增益系数78.4 cm-1,分析表明聚合物薄膜具有强的光致取向增强效应;样品在两相干光束作用下,可建立折射率光栅,其衍射效率达到4.4%。