纳米结构增强荧光分子辐射特性的数值研究文献综述

1. 文献综述（或调研报告）：

通过调研，我了解了一些关于《纳米结构增强荧光分子辐射特性的数值研究》的基础知识。例如有各种金属纳米结构，其中最为特殊的就是量子点的发光。通过调研，我了解了量子点发光的基本原理。其次是影响金属增强荧光的主要因素及其物理原因，金属的形状和以及两者之间的距离有重要影响。最后是对于一些电磁学数值模拟仿真的调查。

一、纳米材料按照空间维度分类包括量子点等零维纳米材料、纳米棒、纳米线等一维纳米材料、纳米薄膜等二维纳米材料和纳米块体三维纳米材料。其中，作为一种新型的半导体荧光纳米材料，量子点备受科研工作者的关注。

量子点QDs是20世纪90年代所提出的一个新的概念。它是由一定数量的原子构成的，其三个维度上的尺寸都不大于其对应的半导体材料的激子玻尔半径的两倍，是在把激子在三个空间方向上束缚住的半导体纳米结构，使得内部运动的电子在三维空间均会受限，造成量子限域较明显。（量子限域效应：量子点的内部载流子电子和空穴在运动的各个方向上均受到局限即费米能级附近的电子能级从连续的能带结构分裂成为离散的能级结构）

量子点发光原理：

当电子和空穴限制在量子点内时，库仑引力将会把它们结合在一起，此时电子空穴对将被描述为准粒子，即激子，电子空穴重组所造成的激子湮灭会提供一个光子发射，因为量子态的离散能级的存在，激子重组所产生的的发射光谱将是一条尖锐的线。

了解到距离不同的荧光分子与Ag纳米颗粒之间的表面增强荧光性质。其中二氧化硅隔离层为10 nm时荧光强度达到最大值，相比于纯量子点，荧光强度达到260%。

荧光增强时激发效率提高和辐射衰减速率增加两种增强机理综合作用的结果。第一种机理的存在会促进荧光物质的分解，这是由于入射场强度增加，光漂白作用加强。第二种机理作用的结果降低了荧光物种的激发态寿命，因而使其在激发态停留时间缩短，光稳定性得以提高。

二、对于金属增强荧光的机理，提出了“光谱轮廓的改进”，认为金属不仅增加荧光强度，同时会影响荧光光谱的轮廓分布。辐射衰减调控和表面等离激元耦合发射模型，分别解释了金属纳米颗粒和超薄光滑金属表面增强荧光产生的机理。

当荧光物质处于金属纳米结构附近时，荧光增强因子主要和以下几个因素有关：

1. 局域场增强因子。荧光物质周围的总局域场强度一方面与入射光频率有关，另一方面与距离、金属的种类、形貌和粒径等有关。
2. 辐射衰减效率。其值往往小于1，因为在与电磁场相关的辐射跃迁过程中，一部分光子可能被金属吸收，不会辐射到远场以荧光的形式释放，表现为荧光猝灭。
3. 荧光量子产率。荧光量子产率是荧光物质固有属性，如果接近于1，荧光增强因子几乎没有影响。但当量子点荧光较弱时，荧光增强效果变得更加明显。

上述几种影响因素的权重决定了荧光猝灭或增强效应。