Skip to main content
SUPERVISOR
Peyman Sahebsara,Mehdi Ranjbar
پیمان صاحب سرا (استاد راهنما) مهدی رنجبر (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hamzeh Zafari
حمزه ظفری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Investigating the plasmonic properties of gold nanoparticles for plasmonic nanosensor applications
the absorption and scattering spectrum of nanoparticle of noble metal like Gold and Silver, Will intensify peak in interaction with electromagnetic field, because of surface plasmon resonance in nanoparticle. wavelength of localized surface plasmon resonance (LSPR) Will be changed with efficient parameter like, material, size, shape and environment outline the nanoparticle. changes investigation of resonance wavelength toward Refractive Index variation of outline environment of plasmonic nanoparticle results sensing Applications. this research aims study and in first process, Spectrum of LSPR has been simulated for gold and silver spherical nanoparticeles with radiuses 10 and 5 nm to 55 nm in outline environment with various RI by FDTD. Plasmon resonance frequency has been computed by suitable mesh and mast adjustment with mie theory. LSPR relocation toward variation of environment RI have been computed and RIS diagram of have particle toward environment RI variations has been plotted by results of these simulations. in second process, Plasmonic properties of Au and Ag shell and core-shell nanostructures with different size and diameter has been investigated in out line environment with different Refractive Index 1 and 1.33 afterward, plasmon resonance frequency for these nanostructures, shell and core-sell have been investigated. In different environment gold (silver) nanoshell with outsider radius 20 nm and 12 (17) nm Diameter, has plasmonic spectrum identic gold (silver) nanosphere. Using nanoshell behavior for gold and silver core-shell nanostructure with specific shell diameter two peak moods for shell and core in plasmonic spectrum has been observed. Afterward relocation of LSPR wavelength has been computed toward refractive index variations for each nanoparticle. Afterward, sensitive and insensitive nanoparticle has been characterized toward refractive index variation of environment. in third process, LSPR spectrum in chiral gold nanoparticle with various number and distance between particle 0.5 to 20 nm has been computed in water RI. Afterward, relocation of LSPR wavelength toward variation number and distance of nanoparticle was investigated. Finally, single particle plasmonic efficient distance (SPED) for spherical gold nanoparticle has been determinate by, computing field intensity in LSPR wavelength for 3 nanoparticles in chain.
نانوذرات فلزات نجیب همچون طلا، نقره و ... در برهمکنش با میدان الکترومغناطیس به دلیل تحریک در بسامد پلاسمون سطحی، دارای قله های تشدید در طیف جذب و پراکندگی خود می شوند. طول موج تشدید پلاسمون سطحی جایگزیده، وابسته به عواملی همچون جنس، ابعاد، شکل و محیط اطراف نانوذره است. بررسی میزان تغییر طول موج تشدید نسبت به تغییرات ضریب شکست محیط ( RI ) اطراف نانوذرات پلاسمونی، منجر به کاربرد این ذرات در زمینه حسگری می شود. این پژوهش با شبیه سازی رفتار تشدید پلاسمون سطحی جایگزیده ( LSPR ) در نانوذرات طلا (نقره) در محیط های مختلف، سعی بر آن دارد که خواص و استفاده حسگری از این ذرات پلاسمونی را نسبت به عوامل و متغیرهای مؤثر مطالعه و دسته بندی نماید. در مرحله اول مطالعات، طیف LSPR برای نانوذرات کروی طلا (نقره) با شعاع 10 ( ?) تا ?? nm ، در محیط های باRI متفاوت ( 1 تا 1?8 ) توسط روش تفاضل محدود در حوزه زمان ( FDTD ) شبیه سازی شده است. بسامد تشدید پلاسمون با در نظر گرفتن مش بندی مناسب با بیشترین تطبیق بر نظریه مای برای هر نانوذره محاسبه شده است. با استفاده از نتایج این شبیه سازی ها، جابجایی طول موج LSPR نسبت به تغییر RI محیط محاسبه شده و نمودار حساسیت ضریب شکست ( RIS ) هر نانوذره نسبت به تغییرات RI محیط تعیین شده است. در مرحله دوم خواص پلاسمونی نانوپوسته و نانوساختار هسته-پوسته (نقره-طلا) با ضخامت های متفاوت در محیط با RIهوا و آب بررسی شده است. سپس بسامد تشدید پلاسمون برای نانوساختارهای پوسته ای و هسته-پوسته محاسبه شده است. در محیط های مختلف، نانوپوسته طلا (نقره) با شعاع خارجی 20 nm و ضخامت 12 nm ( 17 ) دارای طیف پلاسمونی منطبق بر نانوکره طلا(نقره) با همان شعاع خارجی است. با استفاده از رفتار نانوپوسته ها، برای ساختار هسته-پوسته با ضخامت پوسته معین، می توان تشدیدهای دو قله ای از پوسته (طلا) و هسته (نقره) در طیف پلاسمونی مشاهده کرد. در ادامه جابجایی طول موج SPR برای هر نانوذره نسبت به تغییر RI محیط محاسبه و حساس ترین و غیرحساس ترین نانوذره نسبت به تغییرات RI محیط مشخص شد. در مرحله سوم طیف LSPR برای نانوذرات کروی طلا با قطر 20 nm در چینش زنجیره ای و تعداد مختلف با فواصل بین ذره ای 0?? تا 20 nm در ضریب شکست آب محاسبه شده است. سپس تغییر طول موج LSPR نسبت به تغییر تعداد و فاصله نانوذرات بررسی شد. در نهایت با محاسبه شدت میدان در طو لموج های LSPR برای سه نانوذره در فواصل مختلف، فاصله مؤثر پلاسمونی تک ذره برای نانوذرات کروی طلا مشخص شد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی