量子尺寸相关的金纳米环三阶非线性光学极化增强.pdfVIP

维普资讯 第 53卷 第 l期 武汉大学学报 (理学版) Vo1．53 NO．1 2007年 2月 J．WuhanUniv．(Nat．Sci．Ed．) Feb．2007，077～080 文章编号 ：1671-8836(2007)010077—04 量子尺寸相关的金纳米环三阶非线性光学极化增强 肖 卓，姚端正 (武汉大学 物理科学与技术学院，湖北 武汉 430072) 摘 要 ：基于金属颗粒与 电磁场相互作用的Mie理论和非线性光学的基本原理，利用束缚元法等方法计算得 到了不 同环壁厚度下金纳米环 的三 阶极化率增强因子．当金纳米环壁厚度 c，逐渐减小时(c，_／“由 1一O，其 中 “为环 半径)，其表面等离子共振吸收频率 由684nm逐渐红移 ，lq ． i~率逐渐增大，而且其等离子共振频率处三阶极化率增 强 因子 F ( )随着环壁厚度的减小先增大 ，而后逐渐减小(d／a~O．2时 ，F。‘( )达到最大)．金纳米环的这种性 质 ，为制备非线性光学器件提供 了理论基础． 关 键 词 ：金纳米环 ；表面等离子共振 ；_一阶极化率振强因子 中图分类号 ：0437．4 文献标识码 ：A 0 引 言 1 模型与计算 纳米金属颗粒材料具有较强的光学非线性增强 金纳米环形状如图1所示 ，可由文献 [3]中方法 效应 ，而这种效应与表面等离子共振吸收密切相关． 制备．通过控制金镀膜的厚度 ，可以得到不同的环壁 这种特性 已经引起了普遍的关注． 厚度 d．而金纳米环 的半径，则 由聚苯乙稀颗粒 (PS) 王取泉等 通过改变金属纳米球形颗粒 的直 的半径决定． 径和其在材料中的体积百分 比，可 以对其共振吸收 利用束缚元法 ]，将纳米环内电磁场表示为分 波长和非线性增强效应进行调节．纳米环状材料由 布于环壁表而的一组电荷和电流 ，取 于其特殊的形状而表现出与金属纳米球状颗粒材料 不同的线性光学性质 ，并表现 出强烈 的可调性 而 H — V ×A ，E — locA — V C 引起广泛兴趣．但是对 于金属纳米环状材料的非线 于是 maxwell方程组 性光学性质，目前尚未见文献报道． · D 一 0 本文根据金属颗粒与电磁场的相互作用 Mie × E —I一 _3B 理论和非线性光学的基本原理 ，结合束缚元法和有 t 效介质理论 中的 Maxwell—Garnett理论 ，计算得 到 · B 一 0 半径 50nm金纳米环在不同环壁厚度下等离子共 ×H — I，+ —3D