《表面電漿對分子激發態調控的超快動力學研究》是依託吉林大學，由王海宇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：表面電漿對分子激發態調控的超快動力學研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王海宇
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來金屬表面電漿對分子激發態影響的研究倍受關注，隨著表面電漿和納米技術的發展，人們已經能夠構建多樣的金屬和分子微納複合結構來研究其耦合過程。在這種新奇的複合雜化結構中，藉助表面電漿和分子激發態獨特的耦合性質有望實現對分子能量弛豫和反應路徑的光調控。本項目將利用研究組在超快時間分辨光譜和雷射微納加工等方面所積累的優勢，針對典型的分子體系，通過對產生的特定雜化體系的表面電漿波調製結構進行設計，綜合運用多種雷射微納加工技術進行結構製備；在超快的水平上研究雜化體系的耦合產生和演化的物理規律，獲得通過調控金屬納米微結構和複合體系空間構型來實現高效雜化體系的定向設計新方案；進一步將研究拓展到大分子領域，製備高效的聚合物雜化體系，並實現對小分子和聚合物分子的一些功能進行定向調控。
結題摘要
項目的研究工作圍繞金屬表面電漿對分子激發態的影響來進行，執行過程中嚴格按照計畫書的內容開展。我們對超快雷射光譜實驗室進行了完善，搭建了微區瞬態吸收測試系統，其空間解析度可以達到10微米以下。同時，在微納結構加工領域積累了豐富經驗，利用雷射微納加工技術和聚焦離子束刻蝕技術等加工手段製備了二維金屬光柵、納米空洞陣列、具有gap模式的雙體納米方塊陣列等多種可以激發表面電漿的結構。研究了金屬納米空洞陣列結構所激發的表面電漿與典型的J-聚集染料分子、寬光譜染料分子、半導體量子點所組成的複合雜化體系的激發態演化過程，發現由於陷阱態以及聲子瓶頸效應的存在，耦合雜化態相較於表面電漿和非耦合的分子有較長的壽命。研究了金屬光柵結構激發的表面電漿效應，對羅丹明6G染料分子的吸收和螢光光譜的調製作用，以及利用其實現了稀土Tm3+上轉換螢光200倍的增強，並且可以同激發光的入射角度進行有效的調控。進一步研究了金屬二維光柵結構激發的表面電漿與光學微腔模的耦合演化過程，發現共振耦合可以有效的提供非線性效應。在此基礎上，進一步拓展研究了鈣鈦礦材料與光學微腔模的耦合雜化體系的超快動力學過程，研究了不同退火溫度以及含水量的鈣鈦礦薄膜的載流子的動力學過程，通過比較瞬態光譜、材料的形貌和晶相的關聯，闡明了鈣鈦礦的能級結構並明確了有爭議的PbI缺陷態的形成和演化過程。除此之外，我們採用瞬態光譜技術對碳點、螢光矽點、石墨烯量子點、鈣鈦礦量子點的螢光機理進行了研究。通過對比多種碳點、螢光矽點和石墨烯量子點中與發光有關的激發態過程，闡明了螢光碳點、矽點和石墨烯量子點的螢光起源，指出這種螢光與這些納米粒子表面的特殊邊緣態有關，說明了在這些納米材料中各種發射中心（亮的邊緣態）與缺陷之間的競爭決定了其自身的螢光性質，為其在耦合體系中的套用奠定了理論基礎。目前項目總計發表SCI論文22篇（其中5篇影響因子大於10，影響因子大於3的及IEEE系列的論文21篇）,EI論文1篇，圓滿完成項目工作。
