郭茂坤臺灣大學:應用力學研究所陳啟三Chen, Chi-SanChi-SanChen2010-05-182018-06-292010-05-182018-06-292009U0001-0108200909374900http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/183564本研究根據Maxwell電磁理論，探討三維金、銀奈米粒子與可見光波交互作用的現象。研究方法使用多重中心展開法，以多個展開中心展開散射體之散射場及內域場，透過在散射體邊界上取點及滿足邊界條件以建立一係數矩陣方程組，並以奇異值拆解法求解矩陣。 研究內容包含入射平面電磁波激發奈米粒子的表面電漿共振，並利用產生的局部電場激發螢光分子，計算此分子處的激發效率；此分子達激發態以後，利用一電偶極波源模擬此螢光的輻射場，並與奈米粒子作用後，研究其產生的螢光增益效果。 本研究探討了橢球、核殼球形、核殼橢球、圓柱以及圓盤形狀奈米粒子的螢光增益效果，並仔細整理出這些結構下能達到最好的螢光增益效果。In this paper, we study the three-dimensional gold and silver nanoparticles interacting with visible light by using Maxwell`s equations. The multiple-multipole (MMP) method is employed to construct a set of linear equations of expansion coefficients by satisfying boundary conditions at collocation points. Singular value decomposition is then used to solve the overdetermined linear equations. The study includes the electric field in the vicinity of a metallic nanostructure which is dramatically intensified through surface plasmon resonances (SPR) effect by incident plane wave, and it is useful for exciting nearby fluorescent molecules. Once the molecule is excited, it behaves as an electric dipole to radiate the fluorescence and interacts with nanoparticles. The overall effect of nanoparticles on the fluorescence will be studied by evaluating the enhancement factor. We study several metallic nanostructures for enhancing the fluorescence enhancement including nanospheroids, nanoshells, core-shell nanospheroids, nanorods, and nanodisks. And classify the benefit of each structure in the conclusion.第一章 緒論 1.1前言 1.2文獻回顧 2.3本文內容 5二章 電磁理論 7.1 Maxwell方程式及邊界條件 7.2 向量Helmholtz方程式 10.3 球向量波函數 11.4 電磁場基底函數的定義 13三章 多重中心展開法處理電磁場問題 18.1 多重中心展開法的基本觀念 18.2 奈米粒子的電磁場問題 19.3 奇異值拆解法 26.4 數值處理 34.5 散射截面積與吸收截面積 35.6 研究單分子螢光增益效率之計算方法 36.7 平均螢光增益效率之計算方法 38四章 各種奈米結構的數值結果 43.1 金屬實心球形雙子奈米結構之螢光增益研究 43.2金屬殼層球形雙子奈米結構之螢光增益研究 45.2.1 入射平面電磁波 45.2.2 入射電偶極波源 46.2.3 螢光增益效率 47.3 金屬實心橢球奈米粒子之螢光增益研究 48.3.1 入射平面電磁波 48.3.2 入射電偶極波源 50.3.3 螢光增益效率 53.4 金屬殼層橢球結構奈米粒子之螢光增益研究 55.4.1 入射平面電磁波 55.4.2 入射電偶極波源 56.4.3 螢光增益效率 56.5 金屬圓柱結構奈米粒子之螢光增益研究 58.5.1 入射平面電磁波 58.5.2 入射電偶極波源 59.5.3 螢光增益效率 61.6 金屬圓盤結構奈米粒子之螢光增益研究 63.6.1 入射平面電磁波 63.6.2 入射電偶極波源 63.6.3 螢光增益效率 64五章 結論與未來展望 88.1 結論 88.2 未來展望 90錄A 電磁場比對 91考文獻 96application/pdf1006815 bytesapplication/pdfen-US表面電漿共振多重中心展開法螢光分子螢光增益surface plasmon resonancesmultiple-multipole methodfluorescent moleculesenhancement factorthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/183564/1/ntu-98-R96543046-1.pdf