基于空间分辨光谱技术的一维纳米材料光谱特性的表征与调控

基本信息
批准号:61308031
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:28.00
负责人:肖发俊
学科分类:
依托单位:西北工业大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘圣,甘雪涛,姜碧强,尚武云,李保然
关键词:
石墨烯多体相互作用一维纳米材料空间分辨光谱技术矢量光场
结项摘要

Recently, characterizing and tailoring the optical response of one-dimensional (1D) materials have attracted substantial research interest within the field of nanophotonics. The research results on this topic help us gain a much deeper understanding of 1D quantum confined systems, contributed to the foundation of new physical laws, and paved a solid way to fabricate the novel photoelectronic nanodevices. In this project, we study the intrinsic absorption and Rayleigh scattering properties of individual 1D nanomaterials (including carbon nanotubes and semiconductor nanowires), revealed the mechanisms of many body interactions at excitation sate, and further explore new methods to tune the optical response of 1D nanomaterials. The main contents of this project are as followed: ① The intrinsic optical properties of 1D nanomaterials, which are usually hidden by heterogeneous broadening in ensemble measurements, are characterized by self-designed high sensitivity spatially resolved absorption/Rayleigh scattering spectrometer, and the absorption/Rayleigh scattering cross-sections of the 1D nanomaterials are also quantitatively measured. ② The diameter-dependent man body interaction in semiconductor nanowire are explored, and the energy dispersion relation along with the bandgap renormalization near K point in carbon nanotubes are also investigated.③ A theoretical model is established to describe the coupling between the photon state of spatially-structured light field and the electron state of 1D nanomaterials, the mechanism of the interactions between 1D nanomaterials and graphene are revealed, and the novel ways to tailor the optical properties of 1D nanomaterials with spatially-structured light field and graphene are finally put forward.

近年来,单根一维纳米材料光谱特性的表征和调控已成为纳米光子学研究的热点,其研究成果丰富了人们对一维量子受限体系的认识,促进了物理学新规律的发现,也为制备高性能纳米光电子器件奠定了坚实基础。本项目旨在研究单根一维纳米材料(包括碳纳米管、半导体纳米线)的吸收和瑞利散射光谱特性,揭示激发态下多体相互作用的规律,探索调控一维纳米材料光谱特性的新手段。具体包括:①开发新型高灵敏度的空间分辨吸收和瑞利散射光谱探测系统,以此获取隐藏在非均匀加宽机制下一维纳米材料的特征谱线,并定量地得到材料的吸收与散射截面;②掌握半导体纳米线中多体相互作用的直径依赖规律,建立K点附近碳纳米管的色散关系,探索其带隙重整化效应对手性结构的依赖规律;③探索空间结构光场的光子态与一维纳米材料的电子态的耦合规律,揭示一维纳米材料与石墨烯等材料的相互作用机制,并提出利用空间结构光场、石墨烯调控一维纳米材料光谱性质的新方法。

项目摘要

近年来,单根一维纳米材料光谱特性的表征和调控已成为纳米光子学研究的热点,其研究成果丰富了人们对一维量子受限体系的认识,促进了物理学新规律的发现,也为制备高性能纳米光电子器件奠定了坚实基础。本项目旨在研究单根一维纳米材料(包括碳纳米管、半导体纳米线)的光谱特性,揭示特殊空间结构光场与其相互作用的微观机制,进一步探索金属-低维纳米材料复合结构的光学性能的主动控制方法。具体包括:①基于空间结构光场的一维纳米材料(如碳纳米管、半导体纳米线)拉曼、荧光及散射光谱的调控;②空间结构光场与金属纳米结构的相互作用,包括:光场对金属结构局域场增强效应、模式耦合以及远场散射光谱的调控;金属纳米结构对光场偏振态转换的控制;③低维纳米材料与金属纳米材料的复合结构的光学性能,以及低维纳米材料对金属结构线性、非线性光学效应的调控。项目完成了既定的研究目标,在国际重要学术期刊发表论文9篇,其中影响因子>3的论文6篇,申请发明专利1项,发表国际会议论文1篇,在全国光学大会作邀请报告1次,并协助培养博士研究生3名,硕士研究生2名。通过本项目的实施,我们开发了新型的低维纳米材料的显微光谱表征装置,提出了空间结构光场的传输调控方法,实现了空间结构光场对低维纳米材料光谱特性的主动调控。这些结果有助于我们精确获取低维纳米材料的物性,在微观层面上认识特殊光场与低维纳米材料作用的机制。同时,为光学频率转换器件、新型的生物传感、全光路由等新型纳米光电子器件的研发提供了有益的参考。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

肥胖型少弱精子症的发病机制及中医调体防治

肥胖型少弱精子症的发病机制及中医调体防治

DOI:10.16368/j.issn.1674-8999.2018.12.569
发表时间:2018
2

外泌体在胃癌转移中作用机制的研究进展

外泌体在胃癌转移中作用机制的研究进展

DOI:10.12354/j.issn.1000-8179.2021.20201763
发表时间:2021
3

基于铁路客流分配的旅客列车开行方案调整方法

基于铁路客流分配的旅客列车开行方案调整方法

DOI:
发表时间:2021
4

珠江口生物中多氯萘、六氯丁二烯和五氯苯酚的含量水平和分布特征

珠江口生物中多氯萘、六氯丁二烯和五氯苯酚的含量水平和分布特征

DOI:10.7524 /j.issn.0254-6108.2017122903
发表时间:2018
5

一种基于多层设计空间缩减策略的近似高维优化方法

一种基于多层设计空间缩减策略的近似高维优化方法

DOI:10.1051/jnwpu/20213920292
发表时间:2021

相似国自然基金

1

基于空间外差光谱技术的LIBS系统高光谱分辨、高通量检测技术研究

批准号:11704372
批准年份:2017
负责人:杜学维
学科分类:A2207
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

高空间分辨飞秒近场光谱技术及其应用

批准号:10434020
批准年份:2004
负责人:龚旗煌
学科分类:A2202
资助金额:150.00
项目类别:重点项目
3

纳米材料表面化学发光光谱表征及分子识别特性研究

批准号:20075014
批准年份:2000
负责人:张新荣
学科分类:B0403
资助金额:17.00
项目类别:面上项目
4

基于复合纳米探针的超分辨、高灵敏拉曼光谱技术的研究

批准号:11604210
批准年份:2016
负责人:于佳鑫
学科分类:A2207
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目