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COMSOL软件计算Au纳米颗粒表面等离激元电子能量损失谱示例

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简介：
本示例使用COMSOL软件探讨了Au纳米颗粒中表面等离激元现象，并详细计算和分析其电子能量损失谱，为表面光学研究提供理论支持。 21.4 计算实例 下面计算有效焦距为 400mm 的复消色薄透镜的光焦度，采用玻璃参数如表 21.1 所示，ijP∆ 值见表 21.2。将这些数据代入公式（21.13）： \[ \frac{P_{32}}{\gamma_3} + \Delta P_{21}\left(\frac{0.75}{\gamma_1^{}} - \frac{0.75}{\gamma_2^{}}\right) = 0.174722 + (-0.249771) + 0.348983 - 0.07551 = -0.07551 \] \[ P_{32} \Delta \gamma_1^{}\left(\frac{P_{32}}{\gamma_3}\right)\bigg/\left(-\Delta P_{21}(0.75) + 0.75\right)= -0.07551 / (-0.07551) = 1 \] \[ \varphi_1 = -P_{32} \frac{\Delta \gamma_1^{}}{f_1} = -(-4368)\left(\frac{-\Delta P_{21}(0.75)}{0.75}\right) / (-0.07551) = 0.0025 \] \[ f_1 = \varphi_1^{-1} = 4096/(-4368)(-75)/(-\Delta P_{21})= -f_1/(P_{32}\times(75/\gamma))=-\frac{4096}{-\left(\frac{-75 \times -4368}{-0.07551} \right)} = 172.869mm \] 用相同的方法可以求解公式（21.14）、（21.15）： \[ f_2 = 1/(-\varphi_2) = -f/(P_{32})= -0.008269^{-1} = 120.927mm \] \[ f_3 = 1/\left(\frac{P_{32}}{\gamma}\right)= (-\Delta P_{21}(75)/(-f))=-0.011554^{-1}= -86.548mm \] 图中展示的是复消色透镜的结构（注意：三个透镜光焦度之和等于 0.0025）。

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  • COMSOL软件计算Au纳米颗粒表面等离激元电子能量损失谱示例
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    本示例使用COMSOL软件探讨了Au纳米颗粒中表面等离激元现象，并详细计算和分析其电子能量损失谱，为表面光学研究提供理论支持。 21.4 计算实例 下面计算有效焦距为 400mm 的复消色薄透镜的光焦度，采用玻璃参数如表 21.1 所示，ijP∆ 值见表 21.2。将这些数据代入公式（21.13）： \[ \frac{P_{32}}{\gamma_3} + \Delta P_{21}\left(\frac{0.75}{\gamma_1^{}} - \frac{0.75}{\gamma_2^{}}\right) = 0.174722 + (-0.249771) + 0.348983 - 0.07551 = -0.07551 \] \[ P_{32} \Delta \gamma_1^{}\left(\frac{P_{32}}{\gamma_3}\right)\bigg/\left(-\Delta P_{21}(0.75) + 0.75\right)= -0.07551 / (-0.07551) = 1 \] \[ \varphi_1 = -P_{32} \frac{\Delta \gamma_1^{}}{f_1} = -(-4368)\left(\frac{-\Delta P_{21}(0.75)}{0.75}\right) / (-0.07551) = 0.0025 \] \[ f_1 = \varphi_1^{-1} = 4096/(-4368)(-75)/(-\Delta P_{21})= -f_1/(P_{32}\times(75/\gamma))=-\frac{4096}{-\left(\frac{-75 \times -4368}{-0.07551} \right)} = 172.869mm \] 用相同的方法可以求解公式（21.14）、（21.15）： \[ f_2 = 1/(-\varphi_2) = -f/(P_{32})= -0.008269^{-1} = 120.927mm \] \[ f_3 = 1/\left(\frac{P_{32}}{\gamma}\right)= (-\Delta P_{21}(75)/(-f))=-0.011554^{-1}= -86.548mm \] 图中展示的是复消色透镜的结构（注意：三个透镜光焦度之和等于 0.0025）。
     
  • COMSOL软件在Au纳米颗粒表面等离激子电子能量损失谱计算中的应用示例
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    本研究利用COMSOL多物理场仿真软件，探讨了Au纳米颗粒的表面等离激元特性，并详细计算了其电子能量损失谱（EELS），为纳米材料的研究提供了新的视角和方法。 21.4 计算例子 我们计算一个薄透镜组的光焦度，有效焦距(EFL)为 400mm 的胶合消色差透镜，用到的玻璃（及其性质）如表 21.2 所示。ΔPij 如表 21.2 所示。 代入表中的数值，等式 21.13 中的分母为： 代入方程 21.13 得出结果： 因此得出结论： 同理，由方程组 21.14 和 21.15 可得： 需要注意的是三个光焦度的总和等于0.0025。
     
  • 金纳米球与银纳米线耦合结构中量子点的荧光自发辐射增强及表面等离激元传导
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    本研究探讨了金纳米球和银纳米线复合材料对量子点发光效率的影响，分析了表面等离激元在该体系中的传播特性。通过实验观察到显著的荧光自发辐射增强效应，并对其物理机制进行了深入解析。 通过使用原子力显微镜（AFM）、荧光显微成像系统以及时间分辨单光子计数（TCSPC）系统，我们对金纳米球(AuNS)-银纳米线(AgNW)耦合结构内部的量子点自发辐射增强和表面等离激元(SPP)传导特性进行了研究。实验中采用了两种方法来实现金纳米球与银纳米线之间的结合。 第一种方式是将含有金纳米球和量子点混合溶液以及单独的银纳米线溶液依次涂覆到二氧化硅（SiO2）基片上，寻找随机出现的AuNS-AgNW耦合结构。第二种方式则是利用AFM技术在SiO2基板上进行可控操作来实现两者的结合。 通过这种结合策略，我们观察到了量子点自发辐射速率的最大增强因子达到了611，并且还发现了被加强后的荧光激发SPP沿着银纳米线传导的现象。此外，使用COMSOL Multiphysics仿真软件对不同位置和偏振的量子点在金纳米球-银纳米线耦合结构附近的自发辐射速率增强了进行计算模拟，结果表明这种结合方式能提供更高的增强因子相较于单一的金纳米球或单独一根银纳米线的情况。我们也通过数值分析了由量子点激发产生的SPP场分布情况，并且发现这些理论预测与实验观察高度一致。
     
  • Ag纳米结构的局域表面等离激元共振模拟和分析
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    本研究聚焦于通过计算机仿真技术探讨Ag纳米结构中的局域表面等离子体共振特性，旨在优化其在纳米光子学、传感及生物医学成像领域的应用。 金属纳米材料由于其独特的局域表面等离激元共振（LSPR）特性，在半导体材料发光、太阳能电池、表面增强拉曼散射探测以及光电化学等领域得到了广泛应用。银（Ag）因其在特定波段具有极低的吸收损耗，被认为是优秀的LSPR候选材料之一。本研究以圆柱形Ag纳米结构为对象，采用时域有限差分法（FDTD），系统地模拟和分析了其近场局域增强及远场散射特性。研究表明，Ag纳米结构的尺寸、间距以及衬底折射率均会对LSPR效果产生显著影响，并且可以通过调整这些参数来调控Ag纳米结构的LSPR特性。
     
  • COMSOL中阵列中介电纳米粒子的多重分解
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    本研究利用COMSOL仿真软件探讨了介电纳米粒子在不同排列情况下的电磁响应特性，并分析其多重分解行为对光学性质的影响。 COMSOL是一款强大的多物理场仿真软件，在科学和工程领域得到广泛应用，涵盖电磁学、声学、流体动力学等多个方面。本段落将探讨如何使用COMSOL来模拟分析由介电材料制成的纳米粒子在电场作用下的行为。 一、COMSOL多物理场建模 COMSOL Multiphysics提供了一个集成的建模环境，支持用户结合多个物理现象进行仿真。当处理阵列中介电纳米粒子的问题时，可能需要考虑电场、热力学和结构力学等多个相互作用的物理场。使用该软件可以创建纳米粒子的几何模型，并定义其材料属性（如介电常数、尺寸和形状等）。 二、介电纳米粒子的电磁响应 在电场中，介电材料会产生多种多极矩，包括电偶极子、磁偶极子和四极子。这些多极矩对电场有反应并影响其分布情况。通过COMSOL中的“电动力学模块”，可以计算此类效应，并研究纳米粒子的电荷分布、极化强度以及不同条件下形成的多级矩。 三、阵列的几何构建与排列 在COMSOL中，用户能够方便地创建纳米粒子的二维或三维阵列。通过调整阵列参数（如间距、排列方向和周期性边界条件等），可以研究不同的排列方式对整体性能的影响，并优化设计以提高光吸收效率或其他电磁特性。 四、多极分解算法 多级展开是一种将复杂电荷分布简化为一系列简单多级矩的过程，例如偶极子或四极子。在COMSOL中应用此方法有助于解决复杂的物理问题并加快求解速度。通过该技术可以分析纳米粒子间的相互作用及它们对整个系统电磁特性的影响。 五、仿真结果的可视化与分析 利用COMSOL提供的丰富后处理工具，用户能够直观地展示和评估模拟数据。例如绘制电场强度分布图、电荷密度图以及多级矩的方向大小等信息，从而更好地理解纳米粒子在阵列中的行为及其对整体系统性能的影响。 六、实际应用 介电纳米颗粒阵列的应用范围广泛，包括太阳能电池板制造、光学传感器开发及生物医学检测等领域。借助COMSOL的模拟功能可以优化设计方案预测产品表现降低实验成本，并为新材料和设备的研发提供理论依据。 综上所述，“COMSOL阵列中介电纳米粒子的多极分解”是一个涵盖多个方面的综合性课题，包括但不限于多物理场建模技术、介电材料特性研究、阵列设计策略以及应用领域探索。借助于COMSOL的强大功能，我们能够深入理解这些微小颗粒在特定环境下的行为表现，并为实际应用场景提供有价值的理论支持。
     
  • COMSOL表面等离激元(SPP)基础：色散曲线绘制及激发机理研究
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    本课程专注于COMSOL软件在表面等离激元（SPP）领域的应用，涵盖色散曲线绘制技巧与SPP激发原理分析。适合科研人员深入探究光子学和纳米光学现象。 COMSOL Multiphysics软件是一款用于工程、物理及生物医学科学模拟与多物理场耦合的高级数值仿真工具。本段落档着重探讨了表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）的基础理论，特别是在使用COMSOL进行色散曲线绘制和SPP激发机理研究方面。 SPP是金属表面上自由电子在光的作用下与电磁波相互作用产生的表面波。它广泛应用于光学、纳米技术和生物化学传感器等领域。本段落档将详细介绍如何通过建立合适的模型来模拟并绘制出这些特性的色散曲线，以及分析其频率和波数的关系。此外，文档还将探讨SPP的激发机制，包括棱镜耦合、光栅耦合或光纤探针耦合等方法，并提供相应的仿真步骤。 深入研究SPPs的色散特性与激发机理有助于理解表面等离激元与电磁波之间的相互作用，推动光学器件和传感技术的发展。例如，在生物医学传感器领域，通过增强分子间的相互作用可以提高检测灵敏度；在光电子学中，则可以通过局部控制实现对光学信号的有效管理。 掌握SPPs的基本特性和激发机理对于开发新型光学材料与设备至关重要。而COMSOL软件为这一领域的研究提供了强大的仿真工具，并且其灵活的用户界面使得不同背景的研究人员都能够方便地进行相关模拟工作。通过这些文件，科研人员和工程师可以获得丰富的资源和支持，从而深入理解并应用COMSOL在表面等离激元基础理论及技术创新方面的潜力。 文档集合涵盖了从基础理论到实际仿真的各个方面，包括色散特性的分析、激发机制的研究以及相关的技术和应用探讨，为相关领域的研究提供了宝贵的参考资料。
     
  • 基于COMSOL仿真的球形金纳米颗粒光热效应模型分析
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    本研究利用COMSOL仿真软件构建了球形金纳米颗粒的光热效应模型，并深入分析其物理特性与热动力学行为，为相关应用提供理论依据。 在现代材料科学研究领域中，球形金纳米颗粒因其独特的物理和化学性质，在光热转换应用方面备受关注。COMSOL是一种强大的多物理场仿真软件，能够模拟复杂的物理过程，并且在纳米材料研究中发挥着至关重要的作用。本段落将对COMSOL仿真环境下球形金纳米颗粒的光热效应模型进行深入解析。 光热效应是指材料吸收光能后将其转化为热能的过程。由于其表面等离子体共振特性，在特定波长的光照射下，球形金纳米颗粒能够高效地吸收光能，并将其转化为热能。这一现象在肿瘤治疗、光动力疗法和太阳能利用等领域具有极大的应用潜力。 通过COMSOL仿真，研究者可以在计算机上对球形金纳米颗粒的光热转换过程进行模拟和优化，从而更好地理解其内在机制。模型构建需要考虑到金的光学特性、颗粒尺寸以及周围介质性质等因素，并基于麦克斯韦方程组求解电磁场分布来分析光波与金纳米颗粒相互作用时的电磁增强效应。 此外，还需结合热传递方程计算出金纳米颗粒吸收光能后的温度分布情况及其对环境的影响。仿真研究发现，球形金纳米颗粒的光热转换效率受其大小、形状、周围介质介电常数及入射光波长等多种因素影响。例如，在特定波长下与表面等离子体共振频率匹配时，光热转换效率会显著提高。 实际应用中还需考虑生物相容性、稳定性和靶向性等因素。通过在金纳米颗粒表面修饰特定的生物分子以增强其特异性识别和结合病变组织的能力，从而提高治疗效果并减少对正常细胞损伤的风险。 本段落提到的仿真研究为球形金纳米颗粒在光热疗法等领域的应用提供了理论依据和技术支持。通过对模型不断优化及分析不同条件下的光热效应预测结果指导实验设计，并加速材料的研发进程。随着研究深入和技术进步，该类纳米颗粒将在未来的生物医学工程和清洁能源领域中发挥更加重要的作用。
     
  • EDEM离散元软件颗粒替换及填充编程模板.rar
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    本资源提供EDEM离散元软件中的颗粒替换和自动填充功能的编程模板，适用于需要进行复杂颗粒系统模拟的研究人员和工程师。 EDEM离散元软件中的颗粒替换与填充编程模板可以套用。
     
  • 水泥_95_离散元_PFC_孔隙_颗粒_
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    本研究运用PFC软件模拟水泥材料中的颗粒离散特性，分析其内部孔隙结构对力学性能的影响，为深入理解水泥基材料提供新视角。 在现代工程领域特别是地质力学与土木工程方面, 对材料性质的理解及预测至关重要。离散元方法（Discrete Element Method, 简称DEM）作为一种强大的数值模拟工具，被广泛应用于研究颗粒材料的力学行为。 本段落以“水泥_95_离散元_PFC_pfc孔隙_pfc颗粒”为主题，深入探讨如何利用PFC (Particle Flow Code) 软件进行颗粒级配分析及计算孔隙率。PFC基于离散元理论能够模拟颗粒间的相互作用，并揭示颗粒系统的动态特性。 在本案例中, PFC用于模拟水泥颗粒在自由落体过程中的运动状态，这对理解水泥的堆积特性和孔隙结构具有重要的科学价值。首先需要创建颗粒模型，通过调整颗粒大小和形状来更准确地反映实际工况下的水泥堆积情况。“shuini_95.p2dat”文件中可能包含了水泥颗粒尺寸分布数据, 为构建颗粒模型提供基础。 接下来执行自由落体模拟，“95finish.p2prj”项目文件记录了整个过程的设置和结果。在重力作用下，静止状态下的颗粒进行自由落体运动，观察到它们之间的碰撞、滚动及滑移，并形成孔隙结构。 计算孔隙率是评估颗粒堆积密实程度的重要指标。PFC通过追踪每个颗粒的位置与体积, 可以得出整个系统的总体积和颗粒体积之差进而得到孔隙体积。公式为：孔隙率 = (总体积 - 颗粒体积) / 总体积。“shuini_95.p2sav”文件中保存了模拟过程中的中间数据及最终结果，包括孔隙率计算。 通过PFC的模拟分析, 我们可以了解水泥颗粒在自由落体过程中行为模式及其对孔隙结构形成的影响。这有助于优化混凝土配方、改进施工工艺并预测工程材料性能。离散元方法的应用使我们能够在微观层面细致研究复杂颗粒系统，为解决实际问题提供理论支持。 “水泥_95_离散元_PFC_pfc孔隙_pfc颗粒”这一主题展示了PFC软件在模拟水泥颗粒行为方面的强大功能。精确的离散元模拟帮助更好地理解和控制孔隙结构, 提升材料性能。未来随着计算机技术的发展，离散元方法的应用将更为广泛，对颗粒材料的研究也将更加深入。
     
  • 基于人工表面等离激元的多频带滤波器设计
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    本研究聚焦于利用人工表面等离激元效应开发新型多频带滤波器，旨在优化无线通信系统的信号处理性能。通过精确调控材料参数和结构设计，实现了宽频段内的高效滤波效果，为高频通信领域提供了新的技术解决方案。 基于人工表面等离子体激元（SSPPs）设计了一种具有陷波功能的多频带滤波器。首先，在波导结构上引入了渐变槽形单元，以获得更好的色散特性，并在此基础上构建了一个截止频率为7.1 GHz的低通滤波器。随后，通过加载E形谐振器激发陷波效应，形成一个多频带滤波器。该谐振器具有奇模和偶模两种不同的共振模式。当这两种模式同时被激活时，可以构成一个插入损耗为3 dB、截止频率为2.83 GHz的低通滤波器以及两个插入损耗同样为3 dB且分别覆盖2.94~4.37 GHz 和 4.40~7.10 GHz频段的带通滤波器。在偶模下的谐振退化消失时，可以形成一个截止频率为2.83 GHz、插入损耗为3 dB 的低通滤波器和覆盖2.94~7.10 GHz 频段、同样具有 3 dB 插入损耗的带通滤波器。这表明基于E型谐振器设计的多频带滤波器结构对SSPPs在微波领域应用的拓展有着重要意义。