Thuyết trình surface plasmon trên bề mặt gồ ghề
LOGO CÔNG NGHỆ NANO Đề tài : Surface Plasmon bề mặt gồ ghề Giảng viên hướng dẫn: ……………………… Trần Hữu Sáng Đỗ Đức Lâm Phạm Xuân Trường Lưu Văn Chiến Giới thiệu Nội dung Kết luận Giới thiệu Ảnh hưởng độ gồ ghề lên SPs đo phương pháp ATR Phát xạ cộng hưởng ánh sáng sinh khớp nối SP-photon Sự phân bố góc phát tia sáng cho phép xác định thông số bề mặt Sử dụng phương pháp xấp xỉ tuyến tính lý thuyết tán xạ ánh sáng Nội dung Phát xạ cộng hưởng quan sát thiết bị ATR Tấm phim bạc mỏng đặt lăng kính nửa hình trụ thủy tinh SPs lan truyền bề mặt gồ ghề phim bạc xạ ánh sáng vào không gian theo hình Lorentzian => trường tăng cường Cường độ ánh sáng phả xạ mức tối thiểu Các kim loại bước sóng tới λ trường xạ khác Các tính chất xem xét dựa hệ thức tán xạ Giá trị trường xạ phụ thuộc vào θ Nội dung Đo độ gồ ghề bề mặt Các mối quan hệ lý thuyết trình phát triển vào năm 1974 Kretschmann áp dụng để đánh giá lý thuyết thực nghiệm Mối quan hệ cường độ ánh sáng phát với dI : p t012 loại/khơng khí, hàm lưỡng cực W(θ ) W(θ ) p dI ω P= = ÷ ε0 t012 s (∆k x ) I d Ω số Fresnel θ bề mặt chung thạch cos hai hệ c biến đổi Fourier hàm tương quan, s ( ∆k x ) anh/ kim Nội dung Hàm Wthểθhiện đặc tính xạ cường độ tín hiệu phát ( ) chia thành ba thành phần Wx, Wy, Wz Ba thành phần tác động lưỡng cực Hertz bề mặt kim loại Vị trí tương đối mặt phẳng quan sát mặt phẳng tới đo góc φ Phương pháp thơng thường quan sát , tức mặt phẳng tới (1) mặt phẳng quan sát (2) song song φ = 0, quan sát - Góc tới góc - Véc-tơ p vng góc mặt phẳng quan sát θ phân cực s, song song phân cực p θ Nội dung s (∆k x )có ảnh hưởng mạnh mẽ thay đổi phân bố góc ánh sáng phát hình bên Thể phân bố cường độ ánh sáng từ bề mặt gồ ghề PhânΨ = sánh xác định chủ yếu độ gồ ghề bề mặt Phân cực s bố ánh Ánh sáng đến phân cực p (Ψ = 900 ) ( Ψ = 00 ) Khi xem xét trường hợp độ gồ ghề ảnh hưởng thay đổi = 90 -90 φ = 900 δ kx Nội dung Thí nghiệm đáng ý Việc bố trí thí nghiệm để đo góc phân bố cường độ trình bày hình bên • Tại lớp tiếp giáp khơng khí/kim loại phim kim loại, SPs kích thích • Tấm film lắng đọng giữ lại lăng kính nửa hình trụ trịn (P) ngâm dầu tiếp xúc quang • • Hệ thống giữ cố định giác kế (G) Chùm ánh sáng (L) laser bóng đèn xeon đơn sắc có công suất lớn qua đồng (C) Nội dung • Độ xác điểm đặt xác định (0.02 ) có • θ o đối),∆θo = 0.01ο tới độ xác biên tồn lượng phát xạ (tuyệt thông số liên quan với 0 , chùm laser phân kỳ khoảng 0.01 đèn xenon đơn sắc 0.05 ο ∆θο = 0.04 Từ kết sau bay hơi, cộng hưởng nhỏ (hoặc lớn tùy theo cách dùng) thay bới góc nhỏ chiều rộng cịn nửa đồng hồ để có xấp xỉ 1% • • Độ nhạy phương pháp cải thiện đáng kể Hầu hết thí nghiệm SPs thực với bạc Nội dung Xác định tham số độ gồ ghề Hàm số độ gồ ghề |s( kx)| Mô tả đồ thị tuyến tính -3 kx>10 ( ∆) tương quan hàm số Gauss Giá trị P(θ) = (1/I0)dI/d đo |W(θ)| tính tốn với có từ xếp ATR δ1 (w) tối thiểu bề mặt bạc Đồ thị ln s (∆kx)một hàm có2thể mơ tả đồ thị tuyến tính o −1 −3 x ( ∆k x ) tương quan hàm số Gauss ∆k > 10 A Nội dung Độ dốc σ ngoại suy tuyến tính với k x = δ Giá trị tham số độ gồ ghề có với phương pháp lấy từ bảng 3.1 -3 -1 Tán xạ ngược mạnh kx 4.4 Å Đồng Mica: σ>5.8 Å Trong thử nghiệm với Al ~440 Å sử dụng ATR giá trị thu là: σ=25 Å σ =1390Å Nội dung Hướng tán xạ ∆k = k − k x Hướng tán xạ: Các plasmon giá trị khác |Δk|=2|kx|sin(Φ/2) thành phổ nhám lệch góc Φ Các SP biến dị lan truyền bề mặt kim loại phát ánh sáng góc độ phản chiếu vào mặt sau kim loại dI i0 dω back ω p = ÷ t 012 W ( θi , θ s , φ ) s ( ∆k ) c Nội dung Hướng tán xạ Phương trình hiển thị yếu tố: đầu vào, ánh sáng tán xạ Kết tương tự tìm thấy tính tốn sau thuyết SERS, khác biệt có ánh phân tán bị tổn thất lượng nhỏ cách kích thích q trình chuyển đổi Raman Hình bên vịng ánh sáng phát từ SPs ngược trở lại tên thạch anh SPs tán xạ xuyên qua bề mặt phim bạc mỏng Đây hình ảnh chụp trực tiếp phim Nội dung Độ gồ ghề bề mặt lượng gồ ghề bề mặt Độ gồ ghề bề mặt • Khái niệm độ nhám bề mặt xạ lưỡng cực tạo phân cực phân bố bề mặt Độ nhám bao gồm tính khơng đồng khối nơi có biến thiên khơng gian hàm điện mơi • Biểu thức − ε1 ( x,y,z ) = ε + Δε1 ( x,y,z ) Nội dung Đối với bạc có bước sóng λ = 5000 A ε ( ω ) = −9.4 + 0.37i Ip tg 2θ = I s suft + tg 2θ ε 1' Ip Ip = I I ' s vol s suft ε Click to edit Master text styles Đồ thị thể độ nhám bề mặt Nội dung Lượng gồ ghề xạ SPs Hệ thức độ phân tán xạ Bắt đầu kx nhỏ ω = ωp k d 2 k 2 ω = ω p 1 + p x kp kx Sự giảm nhỏ tăng dần kxd kx = ωT k p 2 Nội dung Đo nhấp nhô bề mặt kính hiển vi đường hầm điện tử • • • Tấm phim bạc đặt thủy tinh hay thạch anh có độ dày 500Ǻ Phương pháp tán sắc ánh sáng ( điều khiển trực tiếp Kính hiển vi đường hầm điện tử có độ phân giải ≈1Ǻ Vùng a: vùng có độ mịn thường : 5-10 Ǻ Vùng a: vùng có độ mịn thường : 5-10 Ǻ Vùng c: vùng mịn Nội dung Đo độ nhấp nhơ bề mặt ống dẫn sóng Phương thức ATR sử dụng để kích thích mode ống dẫn sóng Nguồn gốc xạ ánh sáng vấn đề bề mặt Nội dung Đo độ nhấp nhô bề mặt ống dẫn sóng Đường phản xạ lớp mode khác Đường hẹp thuộc mode s hay TE Đường rộng thuộc mode p hay TM Các trường mode p thâm nhập sâu vào kim loại trường mode s Nội dung Đo độ nhấp nhô bề mặt ống dẫn sóng Giá trị θ0 Δθ0 1/2 , vị trí nửa độ rộng cộng hưởng nhỏ θ0 Δθ0 1/2 Ms Exp Conv Exp Conv 62.20 62.20 0.05 0.05 59.34 59.31 0.05 0.07 54.94 54.86 0.08 0.08 49.11 49.14 0.11 0.11 Thank You ! ... qua bề mặt phim bạc mỏng Đây hình ảnh chụp trực tiếp phim Nội dung Độ gồ ghề bề mặt lượng gồ ghề bề mặt Độ gồ ghề bề mặt • Khái niệm độ nhám bề mặt xạ lưỡng cực tạo phân cực phân bố bề mặt. .. trường xạ phụ thuộc vào θ Nội dung Đo độ gồ ghề bề mặt Các mối quan hệ lý thuyết trình phát triển vào năm 1974 Kretschmann áp dụng để đánh giá lý thuyết thực nghiệm Mối quan hệ cường độ... ghề PhânΨ = sánh xác định chủ yếu độ gồ ghề bề mặt Phân cực s bố ánh Ánh sáng đến phân cực p (Ψ = 900 ) ( Ψ = 00 ) Khi xem xét trường hợp độ gồ ghề ảnh hưởng thay đổi = 90 -90 φ = 900