دانلود پایان نامه

دانشکده علوم

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته فیزیک (اتمی و مولکولی)

برهمکنش پلاسمون-مولکول در نانوذره و نانومیله­ های فلزی

استاد راهنما

دکتر حمید نادگران

شهریور ماه 1391

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده
نانوبلور­های فلزات نوبل به خوبی خصوصیات پلاسمون­های سطحی جایگزیده را نشان می­دهند. پلاسمون­های سطحی نوسان جمعی الکترون­ها در فلزات می­باشند. هدف از این پایان نامه، بررسی برهم کنش پلاسمون­های ناشی از نانوبلور­های کروی، مکعبی و میله­ای شکل با مولکول­های بدون جذب و مقایسه آن با نتایج تجربی می­باشد. از این خصوصیت می­توان برای ساخت حسگر­های ضریب شکست در ابعادنانو استفاده کرد. برانگیخته شدن پلاسمون­های سطحی جایگزیده، خود را به عنوان یک افزایش قابل توجه در طیف خاموشی نانوبلور، در طول موج تشدید پلاسمونی نشان می­دهد. بنابراین برای بررسی برهم کنش پلاسمون-مولکول، نیازمند بررسی عوامل موثر بر طول موج تشدید پلاسمونی، از طریق طیف خاموشی آن می­باشیم. این کار برای سه نوع نانوبلور معرفی شده انجام و نتایج با نتایج تجربی در دسترس مقایسه شده­اند. علاوه بر این، این کار برای نانوبلور­ها با لایه­ای بر روی آن، به منظور بررسی تاثیر یک لایه پلیمری یا پروتئینی بر سطح نانوبلور انجام شده است. نتایج به دست آمده نشان می­دهند که طول موج تشدید پلاسمونی به شکل، ساختار و ابعاد نانوبلور و همچنین ضریب شکست محیط اطراف وابسته می­باشد. برای نانوبلور پوشیده شده نیز ضخامت و ضریب شکست لایه بر روی آن عوامل موثر بر طول موج تشدید پلاسمونی می­باشند
فهرست مطالب
 
عنوان                                                                                                                      صفحه
 
فصلاول: 1
1-1- معرفیکلی: 2
1-1-1- انواعپلاسمونها: 4
1-2- تاریخچه: 6
1-3- کاربردهایپلاسمونیک… 9
فصلدوم: 12
2-1- خواصنوریفلزات.. 13
2-1-1 معادلاتماکسولوانتشارامواجالکترومغناطیسی: 13
2-1-2- مدلدرود-سامرفلد: 16
2-1-3- انتقالبیننواری: 18
2-2- پلاسمونهایانتشاری: 20
2-2-1-موجمحوشونده: 20
2-2-2- پلاریتون-پلاسمونسطحی.. 22
2-3- برانگیختگیپلاریتون-پلاسمونهایسطحی: 26
2-3-1- جفتشدگیبااستفادهازمنشور: 26
2-3-2- جفتشدگیبهوسیلهتوری: 28
2-3-3- برانگیختگیمیداننزدیک: 30
2-4- نانوپلاسمونیک… 31
2-5- حسگرزیستی: 32
2-5-1- ساختحسگرزیستیبااستفادهازپلاسمونسطحیجایگزیده 37
2-5-2- حسگرآنسامبلی.. 38
2-5-3- حسگرتکنانوبلور 38
فصلسوم: 41
3-1- انواعمولکول: 42
3-2- تشدیدپلاسمونیوابستهبهضریبشکست: 44
3-3- جفتشدگیتشدید: 45
3-3- افزایشسطحیپراکندگیرامان(SERS): 48
3-3-1- پراکندگیرامان: 48
3-3-2- افزایشسطحی: 50
3-4- افزایشپلاسمونیفلورسانس: 51
فصلچهارم: 55
4-1- تصحیحمدلدرودبرایابعادنانو. 56
4-2- پراکندگی،جذبوخاموشی.. 59
4-2-1- تقریبدوقطبی: 61
4-2-2- تئوریسطحمقطعنوریبرایپراکندگیامواجالکترومغناطیسی: 62
4-3- تقریبدوقطبیبرایسهشکلنانوبلور 65
4-3-1- پذیرفتاریالکتریکییکذره 65
4-3-2- خواصکلی.. 68
4-3-3- تانسورقطبشپذیری.. 71
4-3-4- محاسبهسطحمقطعخاموشیدرتقریبدوقطبی: 72
4-3-5- ثابتدیالکتریکمتوسط.. 73
4-3-6- تقریبدوقطبیبرایکره: 74
4-3-7- تقریبدوقطبیبراینانومیله: 75
4-3-8- تقریبدوقطبیبرایمکعب: 76
4-4- تئوریمی: 77
4-4-1-بسطموجتختدرهارمونیکهایکرویبرداری: 82
4-4-2- میدانهایداخلیوپراکندهشده: 85
4-4-3- توابعوابستهزاویهای: 87
4-4-4- ضرایبپراکندگی: 88
4-4-5- محاسبهسطحمقطع: 90
4-4-6- تئوریمیبرایکرهپوشیدهشده: 91
4-5- اصلهویگنس: 92
4-6- محاسبهسطحمقطعخاموشیبرایاستوانهمحدود. 98
4-6-1- امواجاستوانهای: 98
4-6-2- بسطموجتختدرهارمونیکهایاستوانهایبرداری: 100
4-6-3- پراکندگیازاستوانهمحدودبااستفادهازتقریباستوانهنامحدود. 102
4-6-5- محاسبهسطحمقطعخاموشی: 105
فصلپنجم: 113
5-1: تاثیرساختارنانوبلوربرطولموجتشدیدپلاسمونی.. 114
5-1-1- نانوکره: 115
5-1-2: نانومکعب.. 117
5-1-3- نانومیله. 118
5-2- تاثیرابعادنانوکریستالبرطولموجتشدیدپلاسمونی.. 120
5-2-1- نانوکره 120
5-2-2- نانومکعب: 123
5-2-3- نانومیله. 124
5-3- تاثیرضریبشکستبرطولموجتشدیدپلاسمونی: حساسیتضریبشکست.. 126
5-3-1- نانوکره 127
5-3-2- نانومکعب.. 129
5-3-3- نانومیله. 130
5-4- تاثیرلایهپوشانندهبرطولموجتشدیدپلاسمونی.. 133
5-4-1- تاثیرضخامتلایهپوشانندهبرطولموجتشدیدپلاسمونی.. 134
5-4-2- تاثیرضریبشکستلایهپوشانندهبرطیفخاموشی. 137
5-5- نتایجوپیشنهادات.. 139
5-5-1- نتایج. 139
5-5-2- پیشنهادات.. 141
فهرستمنابع. 142
پیوستI: 150
ABSTRACT. 155
 
 
فهرست جدول­ها
 
 
عنوان و شماره                                                                                                        صفحه
جدول 4- 1:مقادیرnوcبرایمکعب… 77
جدول 5- 1: پارامترهایمدلدرود-سامرفلدبرایفلزاتطلاونقره. 114
جدول 5- 2: مقادیرطولموجتشدیدپلاسمونیبرایدوروشمورداستفادهبرایکرهباقطر 15 نانومتر. 116
جدول 5- 3: مقادیرطولموجتشدیدپلاسمونیشکل 5-2.. 117
جدول 5- 4: مقادیرطولموجتشدیدپلاسمونیبرایشکل 5-3.. 118
جدول 5- 5: مقادیرطولموجتشدیدپلاسمونیبرایدوروشمورداستفادهبرایکرهباقطر 15 نانومتر. 119
جدول 5- 6: مقادیربهدستآمدهبرایشعاعبهینهدرشکلهای (5-7) و (5-8). 123
جدول 5- 7: مقادیرطولموجتشدیدپلاسمونیبراینانومیلهبانسبتطولبهعرضمتفاوتومقایسهبانتایجتجربی.. 126
جدول 5- 8: مقادیرمحاسبهشدهبرایحساسیتضریبشکستبراینانوکرهباقطر 15 نانومتر. 128
جدول 5- 9: مقادیرمحاسبهشدهبرایحساسیتضریبشکستبراینانومکعبباطول 44 نانومتر. 130
جدول 5- 10: مقادیرمحاسبهشدهبرایحساسیتضریبشکستبراینانومیله. 133
جدول 5- 11: مقادیرطولموجتشدیدپلاسمونیبرایکرهومیلهپوشاندهشده. 138
فهرست شکل­ها
 
 
عنوان                                                                                                                      صفحه
 
شکل1‑1: نمودارتعدادمقالاتحاویواژهپلاسمونسطحیدرهرسال.. 7
شکل 2- 1: نمودارقسمتحقیقی (بالا) وموهومی (پایین) تابعدیالکتریکفلزطلا.. 19
شکل 2- 2: سطحمشترکدومحیطباضریبشکستمتفاوت… 23
شکل 2- 3:نمودارمعادلهپاشندگیپلاریتون-پلاسمونسطحیبرایدیالکتریکهواوشیشه. 25
شکل 2- 4: نمودارپاشندگیپلاریتون-پلاسمونسطحیبراینشاندادنچگونگیبرانگیختگیآنهابااستفادهازمنشور. 27
شکل 2- 5: استفادهازمنشوربرایبرانگیختگیپلاریتون-پلاسمونسطحی. 28
شکل 2- 6: استفادهازتوریبرایبرانگیختگیپلاریتون-پلاسمونسطحی.. 29
شکل 2- 7: نمایششماتیکروشبرانگیختگیمیداننزدیک…. 30
شکل 2- 8: نمایششماتیکتولیدپلاسمونسطحیجایگزیده. 31
شکل 2- 9: راست: عملکردحسگربااستفادهازمدولاسیونطولموج. چپ: عملکردحسگربااستفادهازمدولاسیونزاویهای.. 34
شکل 2- 10: اصولساختحسگربرپایهپلاریتون-پلاسمونسطحی. 36
شکل 2- 11: تغییراتطولموجتشدیدپلاسمونینسبتبهضخامتلایهپروتئینی.. 37
شکل 2- 12: نتایجبهدستآمدهبرایحسگرتکنانوبلور. 39
شکل 3- 1: نمودارشماتیکضریبشکستسهنوعمولکولمعرفیشده. 43
شکل 3- 2:طیفخاموشیبرایششنانومیلهبانسبتطولبهعرضمتفاوتوتاثیرمولکولهاینوعدوم. 46
شکل 3- 3: نمودارجابجایپلاسمونیبرحسبفاصلهمولکولازسطحنانوبلور. 47
شکل 3- 4: a)شکلشماتیکپراکندگیرامان. b)تابشاستوکس. c)تابشآنتیاستوکس…. 49
شکل 3- 5:A) نانوآنتنطلایبوتیدرقالبپلاسمابهصورتشماتیک. B) افزایششدتمیدانالکتریکیاطرافنانوآنتن. C) افزایششدتفلورسانسبرحسباندازهگافبوتی   52
شکل 4- 1: شکلشماتیکبرخوردموجالکترومغناطیسیبههدفومیدانپراکندهشدهدرسطحکرهفرضیبهشعاعr. 63
شکل 4- 2:نمایششماتیکتعریفتابعدیالکتریکبرایذرهولایهرویآن.. 73
شکل 4- 3:شکلشماتیکنانومیله. 75
شکل 4- 4: نمودارمقادیرnوcبرایمکعب [84]. 77
جدول 4- 1:مقادیرnوcبرایمکعب… 77
شکل 4- 5: پراکندگیالکترومغناطیسیبوسیلهمنبعJدرداخلحجمفرضی.. 93
شکل 5- 1: منحنیطیفخاموشینانوکرهباقطر 15 نانومتر. 115
شکل 5- 2: منحنیطیفخاموشینانوکرهباترکیباتمتفاوتنقره. 116
شکل 5- 3: منحنیطیفخاموشینانومکعبباترکیباتمتفاوتنقره. 118
شکل 5- 4: طیفخاموشینانومیلهبانسبتطولبهعرض4/2 برایفلزاتطلاونقره. 119
شکل 5- 5: طیفخاموشینانوکرهباشعاع¬هایمتفاوتبرایفلزاتطلاونقرهبااستفادهازروشدوقطبی.. 121
شکل 5- 6: طیفخاموشینانوکرهباشعاع¬هایمتفاوتبرایفلزاتطلاونقرهبااستفادهازتئوریمی.. 121
شکل 5- 7: منحنیمقدارببیشینهطیفخاموشینسبتبهشعاعنانوکرهبااستفادهازتئوریمی.. 122
شکل 5- 8: منحنیمقداربیشینهطیفخاموشینسبتبهشعاعنانوکرهباترکیباتمتفاوتطلاونقره. 122
شکل 5- 9: طیفخاموشینانومکعبباابعادمتفاوتبرایفلزاتطلاونقره. 124
شکل 5- 10: طیفخاموشینانومیلهبانسبتهایطولبهعرضمتفاوتبااستفادهازتقریبدوقطبی.. 125
شکل 5- 11: طیفخاموشینانومیلهبانسبت¬هایطولبهعرضمتفاوتبااستفادهازاصلهویگنس…. 125
شکل 5- 12: طیفخاموشینانوکرهبرایدوضریبشکستمتفاوتبرایمحیط… 127
شکل 5- 13: منحنیجابجاییپلاسمونینسبتبهتغییراتضریبشکستمحیطاطرافبرایمحاسبه. 128
شکل 5- 14: طیفخاموشینانومکعببرایدوضریبشکستمتفاوتبرایمحیط… 129
شکل 5- 15: منحنیجابجاییپلاسمونینسبتبهتغییراتضریبشکستمحیطاطرافبرایمحاسبهحساسیتضریبشکستبراینانومکعب    130
شکل 5- 16: طیفخاموشینانومیلهبرایدوضریبشکستمتفاوتمحیطبااستفادهازتقریبدوقطبی.. 131
شکل 5- 17: طیفخاموشینانومیلهبرایدوضریبشکستمتفاوتمحیطبااستفادهازاصلهویگنس…. 131
شکل 5- 18: منحنیجابجاییپلاسمونینسبتبهتغییراتضریبشکستمحیطاطرافبرایمحاسبهحساسیتضریبشکستبراینانومیلهبااستفادهازتقریبدوقطبی   132
شکل 5- 19:منحنیجابجاییپلاسمونینسبتبهتغییراتضریبشکستمحیطاطرافبرایمحاسبهحساسیتضریبشکستبراینانومیلهبااستفادهازاصلهویگنس     132
شکل 5- 20: طیفخاموشینانوکرهپوشاندهشدهباضخامتهایمتفاوتازلایه. 134
شکل 5- 21: منحنیجابجاییپلاسمونیبرحسبتغییراتنسبتضخامتلایهبهشعاعنانوکرهباشعاع 40 نانومتر. 135
شکل 5- 22: منحنیجابجاییپلاسمونیبرحسبتغییراتنسبتضخامتلایهبهشعاعنانوکرهباشعاعهایمختلفنانوکره. 136
شکل 5- 23: طیفخاموشینانومکعبپوشاندهشدهباضخامت¬هایمتفاوتازلایه. 137
شکل 5- 24: طیفخاموشینانوکرهپوشاندهشدهباضریبشکست¬هایمتفاوت… 138
شکل 5- 25: طیفخاموشینانومیلهپوشاندهشدهباضریبشکست¬هایمتفاوت… 138
برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.
 


دیدگاهتان را بنویسید