几种材料的太赫兹(THz)时域光谱研究

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物质的THz光谱(包括发射、反射和透射)包含有丰富的物理和化学信息,研究材料在这一波段的光谱对于物质结构的探索具有重要意义。本论文对太赫兹辐射产生效率做了一些改进,并首次用太赫兹时域谱技术对几种材料进行了分析研究,得到了一些创新性的成果,具体如下:1,温度对LiNbO3晶体产生THz辐射效率的研究我们通过降低晶体温度,减小了TO声子-极化子通过非谐振衰减成为两个声学声子引起的THz吸收,提高了晶体产生THz辐射的强度,解决了利用电光晶体产生THz辐射强度小的缺点,从而在实验中,可以产生较高能量的THz脉冲去探测材料的性质,大大提高了信号的信噪比。因此,本项研究具有实用性。2,无机化合物Ag2O的研究Ag2O受热将分解为氧气和金属银,这种化学性质已经运用到无机太阳能电池,化学传感器以及超高记录容量光学存储。其中,超分辨近场结构是一项最有前景的技术。在以往的研究中,热重分析法和红外拉曼散射光谱仪通常用来研究Ag2O热分解,但是,在THz波段还没有人对Ag2O的性质和热分解的相变过程进行研究,所以,本项研究具有创新性。我们通过分析Ag2O在THz波段的吸收谱,并利用有效介质理论结合Drude-Lorentz模型对实验数据进行拟和,验证了THz光谱可以用来记录样品在加热过程中由绝缘体向导体转变的过程。结果表明,我们提出了一种新的研究相变物质的探测手段。3,生物蛋白PSII、CP43和CP47生物分子的研究生物蛋白PSII、CP43和CP47作为重要的光合作用蛋白,其在THz波段的性质仍未知。本研究对三种蛋白对外界环境的敏感性(包括盐酸胍(GuHCl)处理、光激发、高温处理),及其变形性质进行测量研究。通过实验,我们不仅获得了样品在THz波段的性质,有助于对其结构的认识,而且,实现了把THz光谱探测技术运用到生物蛋白变性这个领域,从而拓宽了THz技术的运用范围,具有一定的创新性和前沿性。4,随机金属颗粒和金属光栅的研究。当具有亚波长结构的金属受到THz电磁波的辐射时,在金属和空气的界面,激发的金属自由电子和THz波产生共振,形成SPP波。我们对于热门的亚波长金属结构体系金属颗粒以及金属光栅在THz波段的透射性质进行研究,并结合相关的理论工作,观察到了许多新的实验现象。上述研究成果对THz技术在无机化合物,生物蛋白,以及具有亚波长结构金属体系的应用有一定的指导意义。
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