《液芯金屬波導中磁流體的自組裝行為和光學特性研究》是依託河海大學，由殷澄擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：液芯金屬波導中磁流體的自組裝行為和光學特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：殷澄
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著集成光學和光流體技術的發展，含金屬或流體通道的各種微結構為控制電磁場行為提供了全新的手段，在高密度集成光路、生化檢測、醫藥環保等領域有廣闊的套用前景。液芯金屬波導將流體通道集成在金屬包覆波導結構中，是開發光流體晶片實驗室的理想平台。申請人發現在不施加外磁場的情況下，該波導結構所激發的導模會改變作為導波層的磁流體的光學特性。為揭示該現象背後的機制，本項目將深入研究在液芯金屬波導所特有的超高階導模作用下，磁流體中的金屬納米顆粒通過自組裝形成的微觀結構；同時研究由磁流體相變所引起的光反射、偏振、側向位移等巨觀光學特性。如果磁流體的微觀結構具有周期性，將進一步通過光子帶隙的實驗證據來證明這是一種光致自組裝的可調諧光子晶體。通過本項目的研究可以更深入的理解光場與膠體中微小顆粒間的相互作用，並為研製新型的實用化光子器件提供設計思路和理論、實驗依據。
結題摘要
光波導是光學和光子學研究領域的一種重要且基本的器件，其中平板型金屬光波導在集成光學、光通訊、生化感測檢測等領域套用廣泛。含納米顆粒膠體的金屬光波導晶片結合了光波導的導模共振與金納米顆粒的局域表面等離子共振兩種效應，是一種新型的光流體晶片，對流體中的光-粒子相互作用、微納光學和表面等離激元學都有重要研究價值。本項目製備了以微納米顆粒膠體為導波層的毫米尺度的金屬包覆波導結構，激發該波導特有的超高階導模共振，主要開展了以下幾個方面的研究工作：（1）研究了波導模場共振對膠體中微納米顆粒的光俘獲效應，並且將大量納米粒子按照模場空間分布組裝成具有規則分布的微納米結構；（2）研究了基於光波導結構的拉曼散射效應增強，並且將波導結構與表面拉曼增強結合起來；提出了雙腔結構的金屬包覆波導，實現對樣品拉曼散射強度的有效調製；（3）實現了基於金屬包覆波導的低閾值染料雷射，利用毫米腔的高品質因子，在連續光泵浦條件下實現了連續染料雷射輸出；（4）利用光波導實現了血紅細胞與鐵離子、亞鐵離子的結合過程的實時感測檢測，並將反應產物的螢光光譜與鐮刀型血液病人的樣品進行比對，提出了鐮刀型血液病的可能成因。綜上所述，本項目順利完成了申請時的預定目標，並為進一步開發具有實用價值的新型光子器件奠定了基礎。
