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金纳米球壳对的局域表面等离激元共振特性研究摘要：运用有限元方法来分析金纳米球壳对的几何结构参数与物理参量对表面等离激无共振的散射与消光光谱所产生的影响作用，并通过参照等离激元的杂化理论展开更进一步的理论分析。
最终的效果显示，在金壳厚度增大时，金纳米球壳对的散射与消光共振峰会在产生蓝移之后，继而红移，并在金纳米球壳的间隙变小时，或是伴着金纳米球壳内核尺寸与介质折射率的变大，散射与消光共振峰都会产生红移；随后伴着金壳厚度减小，或是内核尺寸变小时，抑或是内核介质的的射率变大，金纳米球壳对的散射和消光共振的强度逐渐变弱，而在金壳间隙变小之后，金纳米球壳对的散射共振强度先是不断增强之后再变弱，消光共振的强度慢慢加强，其数值试验和理论研究结果是相同的。
关键词：金纳米球壳对；局域表面等离激元共振；有限元通过相关研究可知，在入射光的照射下，金属纳米颗粒的表面将会有感应电荷产生，这是受到光场驱动使感应电荷引发产生的回复力而导致的自由电子整体振荡所产生的局域表面等离激元共振，在颗粒的四周，电磁场呈现出了近场增强的现象，而且还形成了剧烈的光学散射与吸收共振的情况。
通过金纳米的各种形状进行分析可知，光学散射与光学吸收的共振峰峰位是随着纳米颗粒形状与大小、以及介质环境的发生转变而变化的。
由此可知，贵金属纳米颗粒有着等离激元共振的特殊性质，因在光学、生物学、以及医学诊断等多项领域中被普遍应用，得到了广泛关注。
1、模型与理论近几年来，有关于金纳米球壳的相关研究应用取得了一定进步与发展。
经过一系列的实验研究，相关人士凭借着等离激元杂化理论的支持，为金纳米球壳的复合结构研究提供了理论图形。
金纳米球壳对的局域表面等离激元共振特性研究由此展开，它是由两个一模一样的金纳米球壳所构成的系统，分别是金纳米球壳内核半径（r1)与外壳半径(r2)，金壳的厚度是用字母s表示的，并且s=r2-r1,金纳米球壳对的间距用d表示，n是内核介质折射率。
表面等离激元共振
表面等离激元是物理学中的一种重要的现象。
它涉及到可见光、微波和亚电子能量谱等多
种物理过程，是多个科学学科的基础。
其原理是当外界空间电场强度为E时，固体解决空
间电场中分布式电荷，并创造出两个来自表面的浮动力。
因此，表面等离激元发出的能量，强度可以超过来自表面的电荷力的能量，从而形成表面等离激元共振。
表面等离激元是一种物理共振，其特点是使金属表面的电子能量能空间的电荷分布的变化，从而产生一种强大的可见光和微波作用，具有强大的光学性质，并可能使表面产生特殊的
力学性质。
它是金属表面反射、吸收特定光谱上的电磁波及半导体表面吸收特定光谱该过
程的基础。
表面等离激元非常之小，半径仅为0.1到0.4nm，它不仅小而且具有高自身稳
定能，能够在空间和表面电场发生强烈变化时维持其强度和稳定。
表面等离激元的最重要的应用之一是用作微纳加工装备的光源。
此外，在纳米技术的发展中，表面等离激元的应用也可更加深入。
例如，可以用它来制造可控的光子结构，这将有
助于研究光子的传输，并为设计高效的光子晶体和超细光纤提供基础。
此外，表面等离激元还可以应用于生物学、化学和药物学等领域。
首先，可以利用表面等
离激元“指纹”形成光学显微镜，可以精确观察微观尺度的生物学反应。
同时，由于表面
等离激元可以充当光子的靶位，所以它可以被用来研究光激发的化学反应和可靠的疗法，
从而更好地控制材料的表面性质，以此来改善医疗设备上的生物毒性。
总之，表面等离激元是一种重要的现象，可以深入到多个科学领域，为各种物理现象提供
基础，并形成重要的应用。
（完整word版）表⾯等离激元表⾯等离⼦体共振波长1.共振波长的基本求解思路表⾯等离激元(SP)是指在⾦属和电介质界⾯处电磁波与⾦属中的⾃由电⼦藕合产⽣的振动效应。
它以振动电磁波的形式沿⾦属和电介质的界⾯传播，并且在垂直离开界⾯的⽅向，其振幅呈现指数衰减。
表⾯等离激元的频率与波⽮可以通过⾊散关系联系起来。
其垂⾄于⾦属和电解介质界⾯⽅向电磁场可表达为:式中表⽰离开界⾯的垂直距离，当时取+，时取⼀。
式中为虚数，引起电场的指数衰减。
波⽮平⾏于⽅向，，其中为表⾯等离⼦体的共振波长。
由表达式可见，当时，电磁场完全消失，并在时为最⼤值。
函数，以及电介质的介电常数来求解表⾯等离激元的的⾊散关系，由公式: ，可得到等离激元⾊散关系式为: ，如果假设和都为实数，且，则可获得⼀个较为复杂的⾊散关系式其中， (从实部可以计算SPPs 的波长'2/x SPP K λπ=，SPPs 的传播距离SPP δ主要决定于虚部''2SPP SPPs k δ=2. ⾦属表⾯等离体⼦频率的求解当波⽮较⼤或者时，的值趋向于21P SP ωωε=+ 对于⾃由电⼦⽓，，是⾦属体电⼦密度，是电⼦有效质量，是电⼦电荷。
因此，随增⼤⽽减⼩。
(1)具有理想平⾯的半⽆限⾦属全空间内电势分布满⾜拉普拉斯⽅程：由于在⽅向上介质和⾦属都是均匀的，所以可令解的形式为得拉普拉斯⽅程的解由以及边界条件：可以得到介质与⾦属相对电容率之间的关系：,假设介质的相对电容率为与频率⽆关的常数，由⾦属相对电容率的表⽰式可知因此⾦属表⾯等离体⼦频率为当介质为真空时，得到⾦属表⾯等离体⼦频率为(2)⾦属中存在着⼤量的价电⼦，它们可以在⾦属中⾃由地运动．由于价电⼦的⾃由移动性及电⼦间存在着库仑相互作⽤，所以在⾦属内部微观尺度上必然存在着电⼦密度的起伏．由于库仑作⽤的长程性，导致电⼦系统既存在集体激发(即等离体⼦振荡)，也存在个别激发(即准电⼦)．⽽在⼩波⽮近似下只存在集体激发，故可以将电⼦密度的傅⾥叶分量作为集体坐标来描述这种关联，在k ⼀0的极限下，有式中为单位体积内的电⼦数．由此⽅程可以得到⾦属内等离体⼦振荡频率从以上讨论及推导可以看出，⾦属等离体⼦振荡实际上是在库仑作⽤参与下的⾼粒⼦数密度系统中电⼦的集体运动，等离体⼦就是电⼦集体振荡的能量量⼦．由于库仑势场是纵场，因此等离体⼦是纵振动的量⼦．以上所讨论的情况没有考虑到⾦属边界的影响，即认为⾦属是⽆限⼤的，计算得到的频率为块状⾦属中的体相等离体⼦频率．3.⾦属介电常数的求解(1)另外，根据Drude ⾃由电⼦⽓模型，理想⾦属的介电⽅程可写为: 22()1p i ωεωωτω=-- ,p ω是等离⼦体振荡频率,,τ是散射速率描述电⼦运动遭遇散射⽽引起的损耗， 161311.210/, 1.4510p rad s s ωτ-=?=?对于银,。
表面等离激元技术研究及其应用表面等离激元技术是一种基于表面等离激元的物理过程和现象，利用银、金、铜等可导电金属表面的自由电子与电磁波相互作用形成的激元波，从而实现高灵敏的信号检测、传输和转换。
近年来，该技术在传感、生物医学、光电通信等领域得到了广泛的研究和应用。
一、表面等离激元技术的原理表面等离激元是一种集体激发行为，即在可导电表面上，自由电子在外加电场作用下与入射光场发生共振耦合，形成一种电磁波和电子的复合粒子，称为表面等离激元。
表面等离激元具有极强的场增强效应和易于激发、调控的特点，其电磁波和电子相互作用的强度和尺度均在纳米级别，因此具有高灵敏度和局域性。
二、表面等离激元技术的研究进展表面等离激元技术是一种新兴的研究领域，在传感、生物医学、光电通信等领域具有广泛的应用前景。
近年来，国内外的研究机构和企业纷纷涉足表面等离激元技术的研究和应用，不断推动着该技术的发展。
在传感领域，表面等离激元技术已被广泛应用于化学、生物、环境等各类传感器中。
利用表面等离激元传感器可以实现对微量分子、细胞和微生物的高灵敏检测，具有检测速度快、选择性高、灵敏度高等优点。
例如，利用表面等离激元技术开发的呼吸道病原体检测系统，可以在短时间内对呼吸道病原体进行检测，具有高效、准确的特点。
在生物医学领域，表面等离激元技术已被应用于分子诊断、细胞成像、药物筛选等方面。
其高灵敏度和局域性可以实现对生物分子和细胞的高分辨率成像，在癌症早期诊断和治疗、细胞生物学研究等方面具有广阔的应用前景。
在光电通信领域，表面等离激元技术正在被广泛应用于光通信器件和系统中。
利用表面等离激元波导、光学调制器等器件，可以实现高速、高带宽的光通信传输。
同时，表面等离激元技术还可以实现光信号的调制、放大和转换，为光通信系统的发展提供了新的方向和思路。
三、表面等离激元技术的应用前景表面等离激元技术具有广泛的应用前景，在未来的传感、生物医学、光电通信等领域将继续发挥重要作用。
表面等离激元共振原理
表面等离激元共振是一种在表面等离激元中发生共振现象的物理现象。
表面等离激元是一种在金属和介质界面上产生的电磁波模式，它是金属中的自由电子与光子之间的耦合模式。
表面等离激元共振原理可以通过以下步骤进行解释：
1. 当电磁波入射到金属-介质界面时，部分能量会被金属吸收，而另一部分能量会被反射。
2. 当入射角度和波长满足一定的条件时，进入金属表面的光子能够与自由电子耦合形成表面等离激元。
这些电子和光子之间的耦合形成了新的电磁波模式，即表面等离激元。
3. 表面等离激元的形成导致了共振现象，即当入射角度和波长符合表面等离激元的共振条件时，能量将得到最大的能量传递。
4. 共振产生的电磁波能够在金属表面上传播，形成波浪或驻波模式，具有较高的局部电场强度。
表面等离激元共振具有很多重要的应用，包括传感器、光学器件、太阳能电池等领域。
通过调控和利用表面等离激元共振现象，可以实现更高效的能量传输、灵敏的传感器探测以及更高分辨率的成像等。
表面等离激元共振技术在化学分析中的应用表面等离激元共振技术是一种近年来在化学分析领域备受关注的新兴技术。
它利用纳米结构和光学等离激元的相互作用，可以实现对化学分子的高灵敏度检测和谱学分析。
本文将从表面等离激元的基本原理、应用于化学分析的优势以及具体的应用案例三个方面阐述表面等离激元共振技术在化学分析中的应用。
表面等离激元是一种集体震荡模式，当光波与金属或其他材料的界面相互作用时产生。
这种相互作用可以增强电磁波的局域化，使光场与介质之间的相互作用增强。
这种增强效应在化学分析中可以用于增强光信号的散射、吸收和发射等过程，从而提高检测的灵敏度。
同时，由于表面等离激元的共振特性，可以选择特定的波长进行激发和检测，增加分析的选择性。
在化学分析中，表面等离激元共振技术具有多种优势。
首先，由于等离激元仅在与金属表面极为接近的几纳米范围内存在，因此可以实现对样品的高灵敏度检测。
其次，由于等离激元受光波波长的影响，可以用于实现对不同分子的选择性检测。
再次，等离激元共振技术可以与其他光学和电化学技术相结合，形成多功能的分析平台。
最后，等离激元共振技术还可以实现对材料的纳米结构和纳米粒子的表征，对材料科学和纳米技术的研究具有重要意义。
在化学分析中，表面等离激元共振技术已经得到了广泛的应用。
其中一个重要的应用领域是生物分析。
由于等离激元技术对分子的特异性敏感，可以实现对生物分子的高灵敏度和选择性检测。
例如，可以通过等离激元共振技术实现对生物分子的定量检测，如蛋白质、核酸和糖类等。
此外，等离激元共振技术还可以用于生物传感器的设计和构建，实现对细胞、细菌和病毒等微生物的检测。
另一个重要的应用领域是环境分析。
表面等离激元共振技术可以实现对环境中的微量有机物和无机物的检测。
例如，可以通过等离激元技术对水中的水污染物、土壤中的土壤污染物以及大气中的挥发性有机物进行监测和分析。
这些分析数据可以为环境保护和环境治理提供重要依据。
此外，表面等离激元共振技术还被应用于材料科学和纳米技术的研究。
表面等离激元的激发及探测表面等离激元是一种位于金属表面的电磁波，可以激发金属表面的电子形成共振，产生强烈的电磁场，具有极高的局域化和增强性质。
在生物分子、化学分析、光学传感等领域中，表面等离激元技术得到了广泛的应用。
本文将介绍表面等离激元的激发及探测方法，并讨论该技术在化学和生物研究中的应用。
一、表面等离激元的激发方法表面等离激元的激发方法主要有三种：光学激发、电学激发和粒子束激发。
其中，光学激发是最为常见的激发方式，它通过在金属表面正入射激光束来产生表面等离激元。
当入射激光与金属表面的电子相互作用时，电子自由波和表面等离激元耦合，从而形成表面等离激元波。
二、表面等离激元的探测方法表面等离激元的探测方法主要有两种：光学探测和电学探测。
其中，光学探测是最为常用的探测方式。
在光学探测方法中，激发表面等离激元的激光通过光学系统导入与表面等离激元耦合的探测光纤或另一探测器上，以测量表面等离激元的共振谱。
在电学探测中，可以通过测量表面等离激元场的局部电流或电势，来间接测量表面等离激元的特性。
三、表面等离激元在化学研究中的应用表面等离激元在化学分析领域中有着广泛的应用。
例如，在表面等离激元拉曼光谱（SERS）中，表面等离激元与修饰金属表面上的分子共振，从而增强了分子的拉曼散射信号，可以对弱信号化合物进行高灵敏度和高选择性的检测。
此外，表面等离激元还可以通过测量表面等离激元感应荧光（SEF）来实现生物分子的检测。
利用表面等离激元产生的强烈电磁场，可以将荧光分子的荧光增强数千倍以上，从而实现对极低浓度的生物分子的检测。
四、表面等离激元在生物研究中的应用表面等离激元技术在生物学研究中也有广泛的应用。
例如，在蛋白质结构研究中，表面等离激元可以用来研究蛋白质的自组装过程以及蛋白质分子之间的相互作用；在单分子检测中，表面等离激元可以将单个分子的激发局限在一特定区域内，从而实现对单个分子的定位和监测，为分析和理解生物分子的自组装、相互作用和反应提供了新的手段；同时表面等离激元还可用于测量细胞膜的介电常数，从而实现对细胞膜性质的非侵入式测量。
实验题目：表面等离激元共振法测液体折射率数据处理：利用软件做出实验数据的图象：1：1乙醇溶液与纯乙醇的数据对比寻找记录数据中的极小值点，可得：Θsp纯水=69°5′Θsp纯乙醇=74°45′Θsp水:乙醇=1:1=74°15′Θsp10-3罗丹宁溶液=74°15′由是柱面棱镜的折射率，是金属的介电常数，n s是待研究介质的折射率，水的折射率为1.333 , K9的折射率为1.516,代入得：Re()＝－14.96由该数据可以计算其他液体的折射率。
经计算,得：n50%乙醇=1.365, n纯乙醇=1.368 ,n10-3罗丹宁溶液=1.365误差分析：对照乙醇折射率的标准值,在实验条件下（温度约为20摄氏度以下，入射光应为红宝石激光器发出的激光，波长约为693nm）,99.8%的乙醇折射率应在1.366附近，可认为本次实验的误差范围基本达到要求。
但实验的结果十分诡异，所测的50%乙醇溶液的折射率，与纯乙醇的折射率竟然相差无几，完全不符合常识与事实。
然而在进行实验时我特意关注了设备的误差范围，所得的结果应该能保证系统误差在1°以内，再观察50%乙醇溶液与纯乙醇的实验数据，不难发现，两组数据不光在极小值点附近，在整个测量范围内都惊人的相似……此外，另外一位同学所测得的50%乙醇溶液与纯乙醇的实验数据亦是如此，若排除掉我们两个人都犯了在更换测量液体时需测量的液体拿错的情况(根据进行本次实验的人数(10人)和发生此种情况的人数(2人,注,其他人选择测量的不是这两种溶液)，假设我们每人拿错的概率为1/5，则总的发生概率应为1/25，小于5%，在统计上可认为是一件反常事件)，结论应该是——有一份待测的溶液装错了瓶子……非常遗憾的是，因为时间的关系，没能来的急对反常的数据进行验证……实验心得：1)光学实验仪器十分贵重而脆弱，需要小心操作，绝对不能触碰其光学面。
2)在实验数据突变的拐点附近应增加测量次数，提高实验精度3)实验中出现异常时一定要小心处理，重复实验。
金属纳米结构表面等离激元共振现象及其应用前景随着纳米科技的迅猛发展，金属纳米结构表面等离激元共振现象引起了广泛的关注和研究。
等离激元共振是一种特殊的电磁现象，当光波与金属纳米结构表面相互作用时，激发了金属电子与光子之间的相互作用，产生了共振现象。
这一现象不仅在光学、电子学等领域具有深远的影响，还在传感器、光子学和光电子学等领域有着广泛的应用前景。
首先，金属纳米结构表面等离激元共振现象在光学领域具有重要意义。
由于等离激元共振现象的存在，金属纳米结构表面能够实现超聚焦效应，将光波聚焦到远远小于光波波长的尺度，从而实现了超分辨率成像。
这对于光学仪器和设备的性能提升具有重要作用，可以突破传统光学的分辨率限制，为生物学、医学等领域的研究提供了全新的思路和方法。
此外，等离激元共振现象还可以用于光学传感器的设计和制备，用以检测微小分子、生物体或环境污染物，具有高灵敏度和高选择性，可以为环境监测和医学诊断等领域提供准确可靠的检测手段。
其次，金属纳米结构表面等离激元共振现象在电子学领域也具有重要的应用。
金属纳米结构可以通过调控其形状和尺寸来实现等离激元共振的调控，从而实现对电子传输的控制。
这可以用于提高电子器件的性能，例如光电器件、传感器和晶体管等。
此外，等离激元共振现象还可以用于开发新型的光电子器件，如等离激元太阳电池、等离激元激光器等。
这些新型器件具有高效转换、高灵敏度等优点，能够为能源和通信领域带来全新的技术突破。
另外，金属纳米结构表面等离激元共振现象在材料科学领域也具有广阔的应用前景。
等离激元共振可以通过调控金属纳米结构表面的形状、尺寸和组合方式，来实现对光学、电学和磁学性质的调控。
这为设计和制备新型功能材料提供了全新的思路和方法。
例如，可以利用等离激元共振现象来调控纳米颗粒的荧光性能、磁性性能或者催化性能，从而打开了新型材料的设计和应用领域。
总之，金属纳米结构表面等离激元共振现象作为一种重要的电磁现象，在光学、电子学和材料科学等领域具有广泛的应用前景。
物理实验技术中的表面等离激元激发方法表面等离激元激发方法在物理实验技术中的应用引言：物理实验技术的发展为各个领域带来了前所未有的突破。
在此过程中，表面等离激元激发方法的应用尤为引人注目。
表面等离激元是电磁波与金属表面的量子态耦合，通过表面等离激元激发方法能够实现超分辨光学显影、纳米操控、光纤通信等领域的突破性进展。
一、表面等离激元激发方法的理论基础表面等离激元激发方法的理论基础是电磁波与金属界面之间的耦合效应。
当电磁波波长远大于金属表面的电子自由程时，辐射场与金属表面的电子产生共振相互作用，形成表面等离激元。
这种共振现象可通过经典电磁学中的Maxwell方程组来描述，进而解得表面等离激元的特征频率和传播倍增长度。
基于此理论基础，科学家们发展了多种表面等离激元激发方法。
二、表面等离激元激发方法的实验技术1. 声子激发表面等离激元的激发不仅仅局限于电磁波范畴，声子态也可以激发表面等离激元。
通过调节激光脉冲的频率和功率，能够在金属表面形成局域的声子粒子，从而激发表面等离激元。
这种方法具有独特的优势，可以实现声学调控和声子学的研究。
2. 光电子激发表面等离激元的激发主要依赖于光电子效应。
通过选取合适的光源，研究人员可以将电子激发到足够高能级，使其与金属表面的电子产生交互作用，从而实现表面等离激元的激发。
这种方法在研究光与物质相互作用、光电子器件等方面具有广泛应用。
三、表面等离激元激发方法在材料科学中的应用1. 超分辨光学显影表面等离激元激发方法的突出特点之一是其具有超分辨功能。
当光照射到金属表面时，表面等离激元会在光学信号的强度分布上引起突出的增强，并且支持超像素尺寸的模式。
通过利用表面等离激元的超分辨性质，可以提高显微镜的分辨率，实现对微小细节的观测和研究。
2. 纳米操控表面等离激元激发方法还可以应用于纳米操控领域。
通过优化激光的功率和波长，可以有效操控金属纳米颗粒之间的相互作用，从而实现纳米结构的组装和操控。
基于表面等离激元共振效应的薄膜的光催化性质毕业论文目录摘要 (1)前言 (2)第一章光催化剂及其催化性质介绍 (3)第1.1节光催化剂 (3)第1.2节光催化剂的分类 (4)第1.3节二氧化钛光催化剂的应用进展 (5)1.3.1TiO?光催化的原理 (5)1.3.2TiO?光催化剂的应用 (6)第1.4节TiO?在光催化方面面临的问题及发展前景 (9)第二章表面等离激元 (11)第2.1节表面等离激元的介绍 (11)第2.2节表面等离激元的应用 (17)2. 2.1生物传感器 (17)2.2.2负折射率材料 (18)2.2.3表面等离极化激元隐身 (20)2.2.4表面等离极化激元波导 (21)第三章基于表面等离激元共振效应的Ti@薄膜的光催化性质 (23)第3.1节TiO?等离子体光催化的简介 (23)第3.2节Ti(h薄膜的光催化性质实验与结果 (24)第3.3节表面等离子体光催化技术的优点及研究进展 (27)3.3.1 优点 (27)3. 3.2 研究现状 (28)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)第一章光催化剂及其催化性质介绍第1・1节光催化剂光催化剂［Photocatalisis］是光［Photo=Light］+催化剂［catalyst］的合成词。
光催化剂是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，光催化剂利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量来产生催化作用俊.周围的氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子。
几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质，不仅能加速反应，亦能运用自然界的定倖，不造成资源浪费与附加污染形成。
最具代表性的例子为植物的“光合作用”，吸收对动物有毒之二氧化碳，利用光能转化为氧气及水。
光催化剂于1967年被当时还是东京大学研究生的藤岛昭教授发现。
在一次试验中对放入水中的氧化钛单结晶进行了光线照射，结果发现水被分解成了氣和氢。
多层复合贵金属纳米球颗粒局域表面等离激元共振特性研究的开题报告标题：多层复合贵金属纳米球颗粒局域表面等离激元共振特性研究一、研究背景局域表面等离激元共振（Localized Surface Plasmon Resonance，LSPR）是一种重要的纳米结构光学现象。
多层复合贵金属纳米球颗粒的具有丰富的LSPR属性，包括LSPR共振波长、散射截面、电场增强和光学响应时间等。
通过研究多层复合贵金属纳米球颗粒的LSPR共振特性，可以实现对物质界面的敏感检测、光子学器件的设计和制备等领域的突破性进展。
二、研究内容本研究旨在设计、制备和表征多层复合贵金属纳米球颗粒，并进行其局域表面等离激元共振特性的研究。
具体研究内容包括以下几个方面：1.设计和制备多层复合贵金属纳米球颗粒：通过模拟和仿真计算，选择适当的多层复合贵金属纳米球颗粒的结构参数，利用化学合成、溶胶-凝胶法等方法制备多层复合贵金属纳米球颗粒。
2.表征多层复合贵金属纳米球颗粒的形态和结构：利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段表征多层复合贵金属纳米球颗粒的形态和结构。
3.测量多层复合贵金属纳米球颗粒的吸收光谱和散射光谱：利用紫外-可见光谱仪等设备测量多层复合贵金属纳米球颗粒的吸收光谱和散射光谱，并分析其局域表面等离激元共振特性。
4.研究多层复合贵金属纳米球颗粒的局域表面等离激元增强效应：利用表面增强拉曼光谱技术等手段研究多层复合贵金属纳米球颗粒的局域表面等离激元增强效应，探讨其应用于生物传感器等领域的潜力。
三、研究意义本研究通过设计、制备和表征多层复合贵金属纳米球颗粒，揭示其局域表面等离激元共振特性，并探索其在生物传感器、分子识别、光子学器件等领域的应用前景，对于推动相关领域的科技进步具有重要意义。
同时，本研究还将为多层复合贵金属纳米球颗粒的设计、制备和性能优化等方面提供一定的理论与实践支持。
表面等离激元共振法测液体折射率实验实验目的：1、了解全反射中倏逝波的概念2、观察表面等离激元共振现象，研究其共振角随折射率的变化3、进一步熟悉和了解分光计的调节和使用4、了解和掌握共振角测量的方法，以及计算折射率的原理和方法实验简介：早在1902年Wood就在光学实验中首次发现了表面等离激元共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）现象，1941年Fano根据金属和空气界面上电磁波的激发解释了这一SPR现象，随后就提出了体积等离子体子（激元）的概念，认为这是金属中体积电子密度的一种纵向波动。
Ritchie注意到当高能电子通过金属薄片时，不仅在体积等离子体子频率处有能量损失峰，在更低频率处也有能量损失峰，并认为这与金属薄膜的界面有关。
1959年Powell和Swan通过实验验证了Ritchie理论。
1960年Stern和Farrell研究了此种模式产生共振的条件并首次提出了表面等离子体子（SP）的概念。
1971年Kretschmann为SPR传感器结构技术奠定了基础,1983年Liedburg将SPR用于IgG与其抗原的反应测定，1987年Knoll等人开始了SPR成像的研究，1990年Biocare AB公司开发出首台商品化SPR仪器。
表面等离激元共振技术终于在20世纪90年代成功发展起来，成为应用SPR原理检测生物传感芯片上配位体与分析物作用的一种新技术。
表面等离激元共振是一种能够适合探测金属表面的分子相互作用的量子光电现象。
理论上，一个表面全内部反射的光诱发从表面延伸的倏逝波，平行于正常的波。
这个倏逝场是由于光的波性质和强度随着表面距离增加而呈指数递增。
在波导/金属表面相交处，从波导延伸的倏逝场能够以具体的入射角耦合到电磁表面波，这个角称为表面等离激元共振（SPR）角。
在这个角，光能量能够转换到传导金属膜片，因为共振频率是一样的，因此创建了一个表面等离激元。
因为能量被吸收了，光的反射强度显示了在表面等离激元共振（SPR）发生的角的地方下降。
倏逝场起着表面的探测杆作用，因为表面等离激元共振（SPR）角对于折射率的变化相当敏感。
表面等离激元共振（SPR）角的转换因此用于探测表面的折射率（RI）的变化，这个折射率（RI）的变化直接与表面粘和的分析物的浓度成正比例。
SPR的共振角或共振波长与金属薄膜表面的性质密切相关，如果在金属薄膜表面附着被测物质（一般为溶液或者生物分子），会引起金属薄膜表面折射率的变化，从而SPR光学信号发生改变，根据这个信号，就可以获得被测物质的折射率或浓度等信息，达到生化检测的目的。
SPR传感技术是一项新兴的生物化学检测技术。
自从Nylander和Liedberg 于1982年首次将SPR传感技术用于气体检测和生物传感器中，20年来，SPR传感技术在实现方式、仪器开发和应用领域扩展上都获得了飞速的发展。
与传统的生化分析方法相比，SPR传感技术具有以下几个显著的优点：（1）免标记检测。
SPR传感技术对被测物质的折射率非常敏感，它与荧光分析或ELISA检测方法不同，省去了样品纯化和材料标记等样品准备步骤，大大节省了额外的时间，并消除了标记物对反应造成干扰的可能性；另外，它可以观察每个实验步骤对反应的影响，而不像其他实验方法只能得到实验的最终结果。
（2）实时检测。
采用SPR传感技术，反应的进展情况可以直接地显示在计算机屏幕上，这种对实验步骤地实时反馈，加快了实验开发和分析的速度。
最为吸引人的是，SPR传感技术可以对反应进行动力学参数分析，这是其他分析方法所无法比拟的。
（3）无损伤检测。
SPR传感技术是一种光学检测方法，光线在传感芯片表面被反射回来，并不与被测物接触；由于光线并不是穿透样品，甚至是混浊或不透明的样品，也同样可以进行检测。
传统的分析方法局限于体外实验或使用离体器官进行，例如X射线光电子能谱（XPS）、俄歇电子能谱（AES）以及次级离子质谱（SIMS）等，不仅费用比较昂贵，设备庞大，灵敏度有限，而且都不能研究有关动力学过程。
与传统技术相比，SPR技术的优点极为明显。
SPR分析技术的出现，大大加快和优化了免疫测定过程，更为DNA和蛋白质之间的研究带来了重大突破。
几十年来，DNA和蛋白质之间相互作用，特别是其反应动力学的测定一直没有简便快捷的方法，而SPR 技术解决了这一难题。
由于SPR 传感技术与其他传统分析方法相比，有着无可比拟的独特优点，它在药物筛选、环境监测、生物科技、毒品及食品检测等许多重要领域有着巨大的市场潜力，并且保持着快速的发展。
实验原理：在电磁场的作用下，材料中的自由电子会在金属表面发生集体振荡，产生表面等离激元（Surface Plasmon ）；共振状态下电磁场的能量被有效转换为金属表面自由电子的集体振动能。
当入射光从折射率为n 1的光密介质照射到折射率为n 2的光疏介质发生全反射时，在 2 种介质的交界面处将同时发生折射和反射，当入射角θ大于临界角θc 时,将发生全反射，在全内反射（Total Internal Reflected, TIR ）条件下，入射光的能量没有损失，但光的电场强度在界面处并不立即减小为零，而会渗入光疏介质中产生消失波，光波并不是绝对地在界面上被全反射回光密介质，而是渗入光疏介质大约一个波长的深度，并沿着界面流过波长量级距离重新返回光密介质，沿着反射光方向射出。
这个沿着光疏介质表面流动的波称为倏逝波。
对于倏逝波在金属内部的分布是随着与表面垂直距离z 的增大而呈指数衰减，即()(0)exp(-)zI z I d = (1)其中d =0λ是光在真空中的波长)是倏逝波渗入光疏介质的有效深度(光波的电场衰减至表面强度的1/e 时的深度)。
可见入射的有效深度d 不受入射光偏振化程度的影响，除θ→c θ，d →∞的特殊条件外（c θ为布儒斯特角），d 随着入射角的增加而减小，其大小是0λ的数量级甚至更小。
因为倏逝波的存在，在界面处发生全内反射的光线，实际上在光疏介质中产生大小约为半个波长的位移后又返回光密介质。
若光疏介质很纯净，不存在对倏逝波的吸收或散射，则内部的全反射光并不会衰减。
反之，若光疏介质不纯净，全反射光的强度将会被衰减，这种现象称为衰减全内反射（反射率出现最小值）。
表面等离激元共振（surface plasmon resonance, SPR ）是倏逝波以衰减全反射的方式激发表面等离激元波（surface plasmon wave ，SPW ），当SPW 波矢与倏逝波的波矢大小相等、方向相同时，产生共振，导致入射光的反射光强降至最低。
如果在两种介质界面之间存在几十纳米的金属薄膜，那么全反射时产生的倏逝波（Evanescent Wave ）的P 偏振分量（P 波）将会进入金属薄膜，与金属薄膜中的自由电子相互作用，激发出沿金属薄膜表面传播的表面等离子体波（Surface Plasmon Wave ，SPW ）。
当入射光的角度或波长到某一特定值时，入射光的大部分会转换成SPW 的能量，从而使全反射的反射光能量突然下降，在反射谱上出现共振吸收峰，此时入射光的角度或波长称为SPR 的共振角或共振波长。
SPR 的共振角或共振波长与金属薄膜表面的性质密切相关，如果在金属薄膜表面附着被测物质（一般为溶液或者生物分子），会引起金属薄膜表面折射率的变化，从而SPR 光学信号发生改变，根据这个信号，就可以获得被测物质的折射率或浓度等信息，达到生化检测的目的。
表面等离激元(SP)是沿着金属和电介质之间的界面传播的电磁波所形成的。
当P 偏振光以表面等离激元共振角入射到界面上，将发生衰减全反射：入射光被耦合到表面等离激元内，光能被大量吸收，在这个角度上由于发生了表面等离激元共振从而使得反射光显著减少。
光在界面处发生全内反射时的倏逝波，可以引发金属表面的自由电子产生表面等离激元。
在入射角或波长为适当值时，表面等离激元与倏逝波的频率相等，两者之间发生共振。
入射光被吸收，使反射光能量急剧下降，在反射光谱上出现共振吸收峰，这就是表面等离激元共振现象。
在入射光波长固定的情况下，通过改变入射角，也可以实现角度指示型表面等离激元共振。
如图所示，当P 偏振光（振动方向在入射面内）通过柱面棱镜照射到金属表面时，入射光波矢k 在x 方向上的投影k x 为01sin x p k k n θ= (2)式中，00=2π/λk 是入射光在自由空间中的波矢，0λ是入射光在自由空间中的波长，p n 是柱面棱镜的折射率（折射率有实部、虚部，本实验所指折射率均指折射率的实部），1θ为入射角。
根据Maxwell 方程，可以推导出表面等离激元波的波矢k sp （如图的所示）的模为0sp k k = (3)其中，m ε是金属的介电常数，n s 是待研究介质的折射率。
当k x ＝k sp 时，入射光波就会在金属表面形成表面等离激元共振。
01sin R e sp p k k n k θ⎛== ⎝ (4)上式就是产生SPR 现象的条件。
采用角度指示型检测方式，调节入射角θ1，反射光强最低时对应的共振角θsp 满足：sin R e sp p n θ⎛= ⎝ (5)由于所采用的金属介电常数的实部绝对值远大于虚部绝对值，则公式（5）可进一步简化为：sin p sp n θ= (6)根据（6）式可知待测液体折射率和共振角之间的关系，实验中可利用该式测量不同液体的折射率。
仪器基本原理图如图二所示。
结合分光计的精度和角度读数的方便性，能够精确的找到待测溶液所对应的共振角。
图三 基于分光计的SPR 传感器原理图。
