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回音壁微球耦合诱导模式分裂特性研究的任务书
任务书
一、研究背景
回音壁微球（WhisperingGalleryModeMicrosphere,WGMM）是一种具有优异光学性能的微纳米材料。它由独特的球形结构组成，可以支持回音壁微波（WhisperingGalleryMode,WGM）耦合，在微米级高品质因子（QualityFactor,Q-Factor）的条件下，产生共振放大效应，从而实现高灵敏度、高分辨率的传感和检测。
然而，回音壁微球在其表面修饰或操纵下的光学性质的调控仍存在许多难以克服的问题，如屈曲微波吸收、催化剂剧烈热响应和可逆分子识别等。这些问题的产生往往是由于回音壁微球的局域电场增强效应、表面等离子体共振效应、耦合效应等导致的，这些效应可以支持共振放大效应和模式分裂效应。它们的发展也是影响WGMM光学特性调控的关键因素。
为了探究WGMM光学性质的调控机制，需要首先研究WGMM中的耦合效应和诱导模式分裂特性。因此，本项目旨在研究回音壁微球微波耦合诱导模式分裂特性，探讨其原理和调控机制，为WGMM光学性能的优化和开发提供科学依据。
二、研究内容
本项目将从以下三个方面展开研究：
1.WGMM中微波耦合效应的研究
采用有限元仿真工具，对WGMM中的微波耦合效应进行模拟和分析，研究影响WGMM光学性质调控的关键因素，为后续研究奠定物理和理论基础。
2.WGMM中诱导模式分裂特性的研究
采用独特的微波激励和操纵技术，探究WGMM中的诱导模式分裂特性，研究其局域电场增强效应、表面等离子体共振效应、耦合效应的影响，为保障WGMM分裂稳定性和最大化分裂效应提供科学依据。
3.WGMM光学性质调控机制的探索
针对WGMM的耦合效应和诱导模式分裂特性，在实验研究过程中开展理论分析，探索其调控机制和优化途径，从而为WGMM光学性质调控提供基础理论依据和科学研究方法。
三、研究方法
1.WGMM中微波耦合效应的研究
采用有限元分析工具，对不同形状和尺寸的WGMM进行模拟和分析，研究回音壁微波耦合的过程，并分析其关键参数（影响磁场、电场等物理参数）的变化、变化趋势和关联性。
2.WGMM中诱导模式分裂特性的研究
采用PDMS印模的微纳加工方法，制作特制的微波激励和操纵系统，重点研究WGMM中的模式分裂特性，并探究不同材料和形状对WGMM的影响，最大化产生WGMM光学性质调控的影响。
3.WGMM光学性质调控机制的探索
综合实验和理论方法，从物理、化学等方面探讨WGMM的耦合效应和诱导模式分裂特性，研究影响其光学性质调控的机制和原因，同时挖掘更多的WGMM光学性质调控的潜能，为其应用提供实践性建议。
四、研究意义
1.提高WGMM的光学性能：通过对WGMM的耦合效应和诱导模式分裂特性的研究，能够提升WGMM的灵敏度、分辨率和可靠性等光学性能，为其应用领域提供新的解决方案。
2.拓展应用领域：掌握WGMM光学性能调控的机制和方法，能够为材料科学、光学传感以及其他微纳光学应用领域提供先进、革命性的研究进展，同时对国家的科技和经济发展产生积极影响。
3.扩展人才培养：本研究融合了理论、实验、制备等多种学科思维和工作方式，培养的研究人才将具备扎实的物理、化学、工程学科知识和实践技能，拓展了人才培养的范围。同时，将为学生提供实践机会，培养创新、探究、实践能力等多种能力和素养。