電磁波在類石墨烯光子晶體中的傳播特性研究

《電磁波在類石墨烯光子晶體中的傳播特性研究》是依託福州大學，由徐金英擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：電磁波在類石墨烯光子晶體中的傳播特性研究
• 依託單位：福州大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：徐金英

項目摘要

電磁波和電子在超材料中傳播時展現出許多不同於一般固體材料的新奇物理特性，使得這些材料及其物理特性的研究受到了人們的關注。最近的研究表明，正方格子光子晶體中也存線上性色散關係，即存在狄拉克點。對於帶狀類石墨烯結構的光子晶體，不同的邊界類型其邊緣態的特徵也不一樣，且兩種不同參數的類石墨烯光子晶體的界面會出現界面態。本項目將利用層間Korringa-Kohn-Rostoker-Ohtako方法，研究電磁波在類石墨烯結構光子晶體中傳播的相關問題。首先研究運動電子束產生的電磁波與零折射率類石墨烯光子晶體之間的相互作用。利用這種相互作用產生的電子能量損失譜來研究這種材料在狄拉克點附近的表面態特徵，以及在零折射的頻率處的能量損失特徵。利用電子能量損失來研究帶狀類石墨烯光子晶體的邊緣態，以及兩種類石墨烯光子晶體的界面態特徵。

結題摘要

超穎材料是納米光學領域的一個研究熱點，通過光與納米結構材料相互作用，產生自然材料所不能實現的超常效應。超穎材料包括左手材料，石墨烯光子晶體材料等。本課題著眼於光與超穎材料的相互作用，從基本原理創新出發，研究不同材料，不同結構圓柱間的相互作用力，以及納米球簇與手性分子作用的譜。經過三年的積極探索，主要研究成果歸納為以下四個方面： 1、左手材料組成的圓柱簇中的輻射壓力的特性：利用多重散射理論，推導出左手材料圓柱與聚乙烯圓柱組成的系統受到的輻射壓力；引入左手材料，不僅使得輻射壓力增大，而且在某些頻率下出現了峰值，這與場分布的結果相對應，並且這些峰值有的是由電場作用引起的，有的是由磁場作用引起的；對於多個圓柱，我們可以通過引入左手材料圓柱，使得聚乙烯圓柱受到的輻射壓力增大，有峰值出現，引入的圓柱個數越多，力越大，峰值越多，這個由於左手材料圓柱間的等離震盪引起的。 2、左手材料塗層的圓柱中的輻射壓力的特性：利用嚴格的電磁場理論，推導出雙層圓柱在外部電磁場作用下的散射矩陣，並根據麥克斯韋應力張量的方法計算出雙層圓柱表面受到的電磁輻射壓力的一般表達式。研究結果表明對於不同塗層材料，圓柱對於入射電磁場的回響是不同的。左手材料塗層可以使圓柱受到的輻射壓力明顯增大，並且在某些頻率出現明顯的峰值，這是因為在某些頻率下，左手材料使得圓柱的表面效應大大增強，增大了表面的場分布，從而增大了輻射壓力。 3、石墨烯塗層圓柱的輻射壓力：建立了利用COMSOL Multiphysics 軟體模擬出石墨烯復電導率的方法，再利用Mie散射原理求解求解石墨烯塗層圓柱的光力的方法。 4、發展出基於電磁場多重散射理論的方法，對納米球簇與手性分子作用的CD譜進行了理論計算。我們分析出電漿熱點場中巨的超手性與放大的CD譜之間的對應關係。這些研究結果將為手性物質超靈敏的探測和識別提供新的思路。