项目名称: 磁性共振氧化物纳米球设计与合成

项目编号: No.61505102

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 江瑞斌

作者单位: 陕西师范大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 人工光频磁性共振材料是实现电磁超材料和光学定向纳米天线的基础,引起了国内外研究者的广泛兴趣。针对金属人工光频磁性共振材料的高损耗和高折射率人工光频磁性共振材料合成困难等瓶颈问题,本项目首次提出采用中等折射率的氧化物,实现光频波段无损耗、易合成的人工磁性共振材料,并对其定向散射性质和在超材料中的应用进行研究。将通过理论计算和数值模拟的方法,确定出纳米球在光频波段具有优异磁性共振性质的氧化物,发展这些氧化物纳米球可控合成的湿化学方法。采用暗场散射技术,在单个颗粒尺度上对氧化物纳米球的磁共振性质和定向散射性进行系统地研究,最终设计出具有超级定向散射性质的光学纳米天线。同时,采用旋涂法或提拉法,制备氧化物纳米球的二氧化硅和高分子复合物薄膜,并对复合物薄膜的电磁超材料性质进行研究。本研究有望实现非金属、易合成的人工光频磁性共振纳米材料,为光频超材料和定向纳米光学天线的发展提供理论依据和技术积累。

中文关键词: 氧化物纳米球;光频磁性共振;电磁共振耦合;定向纳米天线;超材料

英文摘要: Magnetic resonance is the prerequisite for electromagnetic metamaterials. Simultaneously, the interaction between magnetic and electric resonance can give rise to the directional transmission of electromagnetic waves at nanoscale. Unfortunately, there are no nature materials that can support magnetic resonances in optical region. The development of artificial magnetic materials has therefore attracted extensive research interest. To date, the artificial magnetic materials include circle-shaped noble metal nanostructures and high-refractive-index dielectric nanomaterials. However, noble metals have very high Ohmic loss in optical region, and high-refractive-index dielectric nanomaterials have difficulty in their controllable preparation. In this proposal, we intend to develop a new type of magnetic materials in optical region, which is based on facile synthesized metal oxide nanospheres. We will study magnetic resonance and directional scattering properties of the prepared metal oxide nanospheres as well as metamaterial properties based on the magnetic resonances of the metal oxide nanospheres. In our studies, the metal oxides that can have strong magnetic resonance in their nanospheres will first be identified by systematical theoretical calculations and simulations. The facile chemical methods will then be developed to prepare the identified metal oxide nanospheres with controlled size and shapes. The magnetic resonance and the directional scattering properties of the prepared nanospheres will be studied in single-particle level. The metamaterial properties of thin film composited with the metal oxide nanospheres will be further investigated. The success of this proposal can achieve non-metal, facile synthesized artificial magnetic materials in optical region, which paves the way for the development of metamaterials and nanoantenna in optical region.

英文关键词: Metal oxide nanospheres;Optical magnetic resonance;Electric and magnetic resonance coupling;Directional nanoantenna;Metamaterials

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