等離激元納米結構中的Fano諧振研究的開題報告開題報告題目：等離激元納米結構中的Fano諧振研究一、選題背景和研究意義等離激元是一種表面等離子體波（SurfacePlasmonPolaritons,SPPs），在金屬與介質之間的界面上產生，并固定在界面中垂直傳輸。等離激元具有高度局域化、強磁吸收、和與膠子密布區（密度波）相連，容易與外界相互作用等特性。因此，等離激元在太陽能電池、生物傳感、光子芯片和量子信息等領域均有廣泛的應用。然而，等離激元在激發和控制上具有很大的挑戰，需要一種可控的方法來實現局域場、光學透過率和光制動效應。Fano諧振是這些挑戰中一個非常有吸引力的選項。Fano諧振是一種特殊的共振現象，用于描述如何將一個近共振的諧振模式與一個連續譜或寬帶共振耦合。目前，已有一些以Fano諧振激發等離激元的實驗，但對其物理本質和機理的探究還不深入。基于此，本研究將以Fano諧振為切入點，探討其在等離激元納米結構中的適應性和應用前景，及其物理機理。此研究的意義在于比較全面地回答了如何實現等離激元的激發和控制問題，并對該領域的理論和實驗研究提供了一個新的、有價值的視角。二、研究內容和研究方法（一）研究內容1.分析等離激元Fano諧振在納米結構中的物理機理。2.建立等離激元Fano諧振數學模型，并對其進行仿真計算。3.開展Fano諧振激發等離激元的實驗，驗證數學模型。4.研究等離激元Fano諧振在太陽能電池和光通信等領域的應用前景。（二）研究方法1.借助有限元方法（FEM）、分子動力學（MD）等數學模型，分析等離激元Fano諧振在納米結構中的物理機理。2.借助計算機軟件（COMSOLMultiphysics、MATLAB等），建立對應的等離激元Fano諧振數學模型，進行高效的仿真計算。3.通過等離激元Fano諧振的實驗驗證，檢測其功能特性并獲取實驗數據。4.借助文獻調研方式研究等離激元Fano諧振在太陽能電池和光通信等領域的應用前景。三、預期成果1.在探究等離激元Fano諧振在納米結構中的物理機理方面，得到一些有意義的結果，例如諧振峰的變化和發光強度的不同等。2.在建立等離激元Fano諧振數學模型的過程中，作出一些有參考價值的數學模型，以此預測等離激元Fano諧振的展現效果。3.在實驗階段，得出等離激元Fano諧振激發等離激元的實驗數據，以此度量諧振峰的變化與發光強度的不同等。4.在應用前景方面，將為相關領域的太陽能電池和光通信提供有關等離激元Fano諧振的應用前景參考，降低市場風險。四、研究計劃本研究擬分為四個階段開展：第一階段（兩個月）：文獻調研，熟悉等離激元和Fano諧振概念，針對等離激元Fano諧振的物理機理展開討論。第二階段（三個月）：建立基于FEM和MD計算模型，分析等離激元Fano諧振在納米結構中的物理機理。第三階段（四個月）：基于計算機模型，進行等離激元Fano諧振的進一步仿真，分析等離激元Fano諧振的展現效果。第四階段（三個月）：開展Fano諧振激發等離激元的實驗，獲得諧振峰的變化與發光強度的不同等實驗數據，并分析實驗數據。五、參考文獻1.Luo,L.,&Zhang,J.(2019).Fanoresonancesandassociatedelectromagneticfieldsindouble-coupledplasmonicdimersystem.OpticsExpress,27(6),8165-8181.2.Wang,H.,Duan,L.,Xu,J.,&Lan,S.(2019).Fanoresonantmodesinacoupler-coupledtwo-cavitysystem.Optik,179,980-986.3.Guo,J.,&Qu,J.G.(2020).Fanoresonancesinmore-nanoparticle-in-the-arraycompositemetamaterialswiththeMieresonanceandlocalizedsurfaceplasmonexcitation.JournalofNanophotonics,14(1),016009.4.Wang,R.,He,Y.,Yin,Y.,&Wu,Y.(2019).LowlossandhighQnanocavitywithasingledielectricnanop