基于Mie理论的典型材料纳米结构非局域特性和非线性特性研究的任务书.docx

基于Mie理论的典型材料纳米结构非局域特性和非线性特性研究的任务书
任务书
一、研究背景
随着纳米技术的发展，先进材料的研究成为当今热门的课题之一。特别是对于典型材料的纳米结构，其非局域特性和非线性特性更是受到广泛关注。其中，Mie理论作为研究纳米颗粒光学性质的重要方法之一，已经被广泛应用于材料科学和光学传感器领域中。
Mie理论是一种解析的原理，主要用于分析球形颗粒对光的散射和吸收行为。该理论建立了一个描述球形颗粒光学性质的模型，可以计算出球形颗粒的光学截面、反射率、透射率等参数。在实际应用中，将Mie理论应用于纳米结构分析，通常需要将纳米颗粒的形状、大小、折射率等参数考虑进去，以建立更精确的模型。
二、研究内容和方法
本研究旨在探究典型材料纳米结构的非局域特性和非线性特性，利用Mie理论建立模型，研究不同参数对纳米结构光学性质的影响。
具体的研究内容包括：
1.建立Mie理论模型，计算出不同形状、大小的纳米颗粒对光的散射和吸收行为；
2.在模型中考虑折射率不同的情况，分析其对光学性质的影响；
3.分析球形和非球形颗粒的光学性质差异；
4.考虑多个纳米颗粒的相互作用，探究纳米结构的非局域特性和非线性特性。
为了实现以上目标，本研究将采用以下方法：
1.利用Matlab等数值计算软件，基于Mie理论建立数学模型，提取关键数据；
2.根据模型结果，定量分析不同因素对纳米颗粒的光学性质的影响；
3.借助相关实验数据进行验证，并对模型进行优化和调整；
4.通过文献综述和数据分析，提出对应用相关问题的思考和建议。
三、研究意义和预期结果
本研究的意义在于深入研究典型材料纳米结构的光学性质与结构参数的关系，为纳米技术及其应用提供依据和指导。具体而言，本研究的预期结果包括：
1.建立可靠的Mie理论模型，为纳米结构光学性质分析和预测提供基础；
2.探究因素对纳米结构的光学性质的影响，为进一步优化和调整纳米结构设计提供指导；
3.分析球形和非球形颗粒的光学性质差异，从理论上解释相关现象；
4.发现纳米颗粒之间的相互作用，揭示其非局域特性和非线性特性，为光学传感器等应用提供指导。
四、研究进度和预期时间
本研究计划于2021年3月开始，预计为期一年，具体研究进度如下：
第1-2月：文献研究和模型建立；
第3-6月：模型测试和实验验证；
第7-9月：数据收集和分析；
第10-12月：成果整理和论文撰写。
五、主要参考文献
1.Boivin,J.F.(1995).FittingofexperimentaldataforscatteringofelectromagneticwavesbyspheresusinganimprovedMietheory.JournalofQuantitativeSpectroscopyandRadiativeTransfer,53(2),101-121.
2.Jensen,L.,&Mazumder,J.(2015).Nanoparticleshapeeffectsonopticalresonancesandintegratedplasmonicdevices.JournalofNanoparticleResearch,17(5),1-13.
3.LeRu,E.C.,Blackie,E.J.,&Etchegoin,P.G.(2012).SurfaceenhancedRamanscatteringandlocalisedsurfaceplasmons.PhysicalChemistryChemicalPhysics,14(29),9925-9932.
4.Yurkin,M.A.,&Hoekstra,A.G.(2011).Thediscretedipoleapproximation:anoverviewandrecentdevelopments.JournalofQuantitativeSpectroscopyandRadiativeTransfer,112(13),1825-1838.