احمد محمدی اسلامی

در این پایان نامه، به بررسی جفت شدگی قوی بین پلاسمون و اکسایتون می پردازیم. جفت-شدگی بین نانوذره فلزی و گسیل کننده، باعث به وجود آمدن مدهای پلاریتونی به نام پلکسایتون ها و تشکیل یک فرورفتگی مابین آنها (نانوذره فلزی و گسیل کننده) می شود. به این منظور چند ساختار مختلف که توانایی برانگیخته کردن مدهای پلاسمونیکی و جفت-شدگی بین این مدها را دارند، طراحی و مدل سازی می کنیم. برای مدل سازی برهمکنش نور با این ساختارها از روش تفاضل متناهی دامنه زمان استفاده شده است. به این ترتیب، در اطراف ساختار شرایط مرزی جاذب در نظر گرفته شده و از تکنیک میدان کلی/ میدان پراکنده شده برای موج تخت فرودی در محدوده طول موجی 600 تا 1400 نانومتر استفاده شده است. برای بدست آوردن سطح مقطع پراکندگی آشکارساز مناسبی در اطراف ساختار قرار داده شده و برای توصیف خواص نوری فلزات پلاسمونیکی (طلا و نقره) و همچنین مولکول های رنگدانه از مدل درود و لورنتس استفاده شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که عواملی ازجمله جنس نانوذره، ضریب شکست محیط اطراف و اندازه نانوذره بر پلاسمون های سطحی و در ادامه جفت شدگی و قرارگرفتن در ناحیه قوی یا ضعیف نقش موثری دارند. بررسی دو پارامتر قدرت نوسانگر و ضریب میرایی در مدل لورنتس برای پوسته رنگدانه یا نقطه کوانتومی نشان می دهد که افزایش قدرت نوسانگر و کاهش ضریب میرایی در تیزبودن فرورفتگی تشکیل شده ناشی از جفت شدگی موثر است و باعث ایجاد جفت شدگی قوی می شود. همچنین نشان می دهیم که حضور پوسته در بیشترشدن محدوده پلاسمون های سطحی نقش مهمی دارد. در ادامه حساسیت دو ساختار نانوسیم و بیضی را مورد بررسی قرار می دهیم و در نهایت به این نتیجه می رسیم که ساختار بیضی با حساسیت 4/4 نسبت به ساختار نانوسیم با حساسیت 1/1، حساس تر است. همچنین تاثیر نقطه کوانتومی را در جفت شدگی پلاسمون- اکسایتون بررسی می کنیم که طلا با وجود فرورفتگی تیزی که در طیف پراکندگی مربوط به آن مشاهده می شود، باعث ایجاد جفت شدگی قوی تری نسبت به نقره شده است. و در انتها نیز حساسیت یک ساختار متناوب را مورد بررسی قرار می دهیم که این ساختار با حساسیت 58/17 بیشترین میزان حساسیت را نسبت به دو ساختار نانوسیم و بیضی دارد. نتیجه می گیریم که با انتخاب مناسب پارامترهای موجود می توان به ساختارهایی با حساسیت بالا دست یافت.