金属纳米颗粒结构与非线性光限幅性能间关系的探索研究

基于非线性光学效应构筑的光限幅材料建立在强电磁场与介质相互作用引起介质非线性极化理论基础上，是当前国际公认的理想激光防护材料。在所研究的光限幅材料中，金属纳米颗粒由于其独特的光限幅特性而广受关注，但针对金属纳米颗粒的结构与光限幅性能间的关系尚未有系统研究。本项目拟以纳米金、银、铂颗粒为研究对象，采用透过率法和Z-扫描法，系统研究和分析金属纳米颗粒结构状态如尺寸、几何形貌、结晶度等对其光限幅特性的影响，考察确证不同结构金属纳米颗粒在液相基质中光限幅效应的起因。在此基础上，将金属纳米颗粒引入二氧化硅玻璃基质中，实现其固相化，并探索其在固相基质中不同于液相基质的光限幅产生机理。项目预期揭示金属纳米颗粒结构特征与光限幅效应间的关联和控制规律，实现对材料非线性光限幅特性的调控。该项目研究成果对于实现光限幅材料性能的裁剪及应用具有重要意义，为设计开发性能优异的新型光限幅材料提供理论依据和物质基础。

基于非线性光学效应构筑的光限幅材料建立在强电磁场与介质相互作用引起介质非线性极化理论 基础上，是当前国际公认的理想激光防护材料。在所研究的光限幅材料中，金属纳米颗粒由于其独特的光限幅特性而广受关注，但针对金属纳米颗粒的结构与光限幅性能间的关系尚未有系统研究。本课题以纳米金、银、钯颗粒为研究对象，采用透过率法和Z-扫描法，系统研究和分析金属纳米颗粒结构状态如尺寸、几何形貌对其光限幅特性的影响，考察确证不同结构金属纳米颗粒在液相基质中光限幅效应的起因。以二维石墨烯片作为基板，在其表面负载金、铂和钯金属纳米颗粒，系统讨论不同金属纳米颗粒对石墨烯非线性光限幅性能的影响；并在石墨烯上合成三角形、五边形、球状等不同形貌钯纳米颗粒，研究不同金属纳米颗粒形貌对石墨烯非线性光学限幅性能的影响。探索制备固态光限幅材料的基质，采用溶胶-凝胶法成功制备了两种多元无机凝胶玻璃，证实该多元无机凝胶玻璃自身即具备非线性光限幅性能。在此基础上，将金属纳米颗粒及负载金属纳米颗粒的石墨烯片引入二氧化硅玻璃基质中，实现其固相化， 并探索其在固相基质中不同于液相基质的光限幅产生机理。项目揭示金属纳米颗粒结构特征与光限幅效应间的关联和控制规律，实现了对材料非线性光限幅特性的调控。该项目研究成果对于实现光限幅材料性能的裁剪及应用具有重要意义，为设计开发性能优异的新型光限幅材料提供理论依据和物质基础。