《微介質錐、納金屬錐和納金屬錐孔中的光場調控》是依託南開大學，由匡登峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微介質錐、納金屬錐和納金屬錐孔中的光場調控
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：匡登峰
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目利用微介質錐產生的微聚焦光束照射納金屬錐，既突破了微介質錐的衍射極限，又解決了納金屬錐入口小的局限，盡最大可能地收集入射光能，並有效地轉化為表面等離激元，以實現更高的納米聚焦。通過理論模擬計算、微納米加工和光學實驗，揭示微納米錐形複合結構中從微聚焦到納米聚焦過程光動量和能量的轉變，深入研究等離激元的激發和演變，明晰其在納米聚焦中的作用機理。利用微介質錐和納金屬錐結合方式、材料和結構參數等多參量的聯合變換，可望實現三維光場的調控和局域增強。在此基礎上設計和製作微介質錐和納金屬錐複合的新型原子力顯微鏡探針，並利用納金屬錐孔作為生物分子和納米顆粒等樣品的基底，構建更高空間分辨和高靈敏的針尖增強拉曼光譜系統。從而為發展具有自主智慧財產權的高效納米光學天線、納米探針和納米光學迴路奠定堅實的理論和實驗基礎，在納米光刻、納米感測、納米成像以及新一代光學信息處理和亞波長光通信等諸多領域有重要套用價值。
結題摘要
本項目提取納米光子學、表面等離激元學和近場光學中最具有代表性的微納米錐、螺旋錐和錐孔中光場的調控進行研究，將微介質錐和納金屬錐形結構的優勢結合起來。我們開展了微納米錐、螺旋錐、非線性錐以及錐孔結構中光場調控的理論分析、模擬計算、微納米加工和光學實驗，揭示了從微介質錐、微介質螺旋錐產生的微聚焦到納金屬錐、納金屬螺旋錐中實現納米聚焦的過程中動量、能量和力的轉化和演變，明晰了等離激元在納金屬錐、納金屬螺旋錐和非線性納金屬錐中的激發和演化規律及其在納米聚焦中的作用機理。創新性提出了軸對稱介質螺旋錐、非對稱微介質雙螺旋錐、納米金屬螺旋軸錐探針、非線性納米金屬螺旋錐、e指數型非線性納米金屬錐、微介質錐和納金屬光柵複合的光學探針、微介質螺旋錐和金屬糧倉形納米錐複合探針等多種微納米光學探針，實現了微納米聚焦矢量光場強度、位相、偏振等光學特性的同時調控，其中：e指數型非線性納米金屬錐探針產生的納米聚焦，其電場的最大強度為188230 a.u.，其縱向分量為95125 a.u.；非線性納米金屬螺旋錐使強度增加了四個數量級，縱向電場強度占總電場強度的54.5%以上，偏振方向改變值在35%以上。研究了微介質錐和納金屬錐新型探針的製備技術和工藝，利用雷射直寫和電感耦合電漿刻蝕技術製備了微介質錐，利用電化學腐蝕技術製備了非線性納金屬錐，初步構建了高空間解析度和高靈敏度的針尖增強拉曼光譜檢測實驗系統。此外，我們還利用電化學陽極氧化法製備了部分周期納米孔,研究了納米孔中心位置和半徑大小隨機變化其反射光譜作用機理；提出並利用五次方位相結構產生的曲面光束在納米銀膜表面激發了曲面表面等離激元。從而為發展具有自主智慧財產權的高效的納米光學天線、納米探針和納米光學迴路奠定了堅實的理論和技術基礎，在納米光刻、納米感測、納米成像以及新一代光學信息處理和亞波長光通信等諸多領域有重要套用價值。
