Erfassung der Farben von Resonanzmodi in nanophotonischen Strukturen: Am Beispiel goldener Nanoplatten und Silizium-Nanokugeln

Wang Jing ,  

Li Jincheng ,  

Zhu Hongjia ,  

Liu Pu ,  

Shao Lei ,  

Chen Huanjun ,  

摘要

Diese Arbeit untersucht goldene Nanoplatten (Au NPs) als plasmonische Resonatoren und Silizium-Nanokugeln (Si NSs) als dielektrische Resonatoren und entwickelt eine systematische Methode zum Erhalt und zur Visualisierung der Farben, die ihren Resonanzmodi entsprechen. Zunächst werden Au NPs durch nasschemische anisotrope Oxidation synthetisiert. Anschließend werden Si NSs mittels nanosekündlicher Laserablation in Flüssigkeit hergestellt. Schließlich werden Einzelpartikeldunkelfeld-Streuungsspektren mit einem quantitativen Umschaltungsrahmen basierend auf dem CIE 1931-Farbraum kombiniert, um eine präzise Steuerung der Resonanz von Au NPs und Si NSs im sichtbaren Spektralbereich (454~769 nm) zu erreichen. Das Streuspektrum einzelner Nanopartikel wird erfasst und gemäß ASTM E308-Standard in CIE-Tristimuluswerte und sRGB-Farben umgewandelt. Die Ergebnisse zeigen, dass Silizium-Nanokugeln breite Mie-Resonanzen aufweisen, die vielfältige Farbigkeit erzeugen; goldene Nanopartikel unterstützen hingegen schmale plasmonische Resonanzen mit hochgesättigten Farben. Diese Arbeit etabliert einen universellen Rahmen, der Nanomaßstabresonanzen mit makroskopischer Farbwahrnehmung verbindet und Richtlinien für das Design von Nanostrukturen zur Anzeige, Bildgebung und Sensorik bietet.

关键词

Nanophotonik;Strukturfarbe;plasmonische Resonanz;Mie-Resonanz;Dunkelfeldstreuung;Farbmessung;goldene Nanoplatten;Silizium-Nanokugeln

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