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《太原理工大学》 2019年
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金属-电介质复合微纳结构增强荧光的研究

董林秀  
【摘要】:荧光检测具有操作简单、灵敏度高、安全等优势,使其可以广泛的应用于生物传感、环境检测和化学分析等诸多领域。但随着荧光技术的不断发展,对荧光的灵敏度要求也越来越高。而荧光的灵敏度与荧光的强度有关,利用微纳结构可以实现荧光强度的增强。其中,近场范围内的荧光增强已经被广泛研究。但在实际体外检测中,荧光物质距离结构较远。因此,实现荧光物质距离结构远场时的荧光增强就具有十分重要的意义。基于以上分析,设计了一种银膜上的半圆管与鱼尾形透镜结合的复合微纳结构。研究了半圆管的内径、厚度及鱼尾形透镜的角度、厚度、半圆管和鱼尾形透镜的折射率等参数变化对荧光强度的影响;结果表明,当半圆管的内径为2.5μm、厚度为0.5μm及鱼尾形透镜的厚度为0.5μm、角度为30°时,荧光增强效果较好。且将提出的结构分别与纯玻璃、半圆管结构对比,荧光实现了11倍和3.6倍的增强。之后,我们进一步探讨了结构的形状变化对荧光强度的影响。此外,在上一个结构的基础上,我们将鱼尾形透镜的个数设计为三个,改变三个鱼尾形透镜的位置、厚度、角度等,观察荧光的变化。研究表明,当三个透镜之间夹角为30°时,透镜厚度为0.5μm,中间透镜角度为30°,两侧透镜的角度为10°时,荧光有明显的增强。最后,设计了一种银-硅复合微纳结构。这种结构分别于银、硅、硅-银、玻璃结构对比,设计的结构可以实现荧光增强。并对银-硅结构从激发和发射过程进行讨论。在发射过程中,讨论结构中银柱和硅柱的厚度,狭缝的宽度,量子点位置变化对荧光强度的影响。当银柱和硅柱的厚度均为0.5μm,狭缝的宽度为2μm时,与玻璃相较,银-硅结构可以实现荧光增强。此外,在激发过程中,银-硅结构的荧光强度高于玻璃结构且位于银-硅结构两柱之间的狭缝中的电场分布比银结构、硅-银结构更均匀,因此在银-硅结构中可以实现荧光增强及分子运动行为的检测更准确。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TB33;O657.3

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