納米顆粒的吸收光譜的案例
Jcmsuite應用：光場遇到納米球的散射與吸收
后處理用于計算吸收和衍射截面，并導出場輪廓。
近場強度(偽色，對數尺度)在兩個截面和三角形網格的幾何結構
計算域定義為xy平面上的一個平行四邊形。在第6行中，選擇了將y軸定義為坐標系的旋轉對稱軸。球體由一個(旋轉的)扇形(23-33行)定義，基片由一個(旋轉的)平行四邊形定義。
密度積分后處理可用于計算吸收截面。 通量積分后處理可用于計算散射截面。 (另外，遠場計算/傅里葉變換后處理也可以用于獲得角相關的散射振幅) 在本例中，Export Fields后處理用于可視化目的。
data_analysis文件夾還包含一個腳本，其中幾何、材料、光源和計算參數可以設置，并在其中執行波長掃描，產生波長依賴的吸收和散射截面計算(包括相應的模板文件layout.jcmt、sources.jcmt、materials.jcmt、project.jcmpt)。 請注意，在這種情況下，JCMsuite是在Daemon模式下使用的，它允許同時執行各種波長的波長掃描。 有了適當的硬件和許可證，所有波長響應可以同時計算，允許快速計算整個參數掃描。
襯底頂部納米球基于波長的吸收和散射
展開 阿聯酋長國哈里發大學《ACS Nano》金納米復合隱形眼鏡水凝膠，用于色盲管理
40和12 nm組GNP的直徑標準偏差相對較高，因為它們分別占近10％和30％，而80 nm組的多分散性較小，因為其標準偏差僅為納米顆粒直徑的6.5％ 。盡管如此，TEM圖像（圖2）表明所有金納米顆粒均布均勻，沒有聚集或團聚的跡象。透射光譜顯示在該圖的第二部分（圖2）。
圖
2.
（a）12 nm GNP，（b）40 nm GNP和（c）80 nm GNP的預聚合特征：（ii）納米顆粒在其溶液中的透射光譜；（iii）無論是通過實驗還是根據Mie理論預測，改變納米顆粒溶液的折射率對表面等離振子共振位置的影響。
聚合前后，顯影后的納米復合材料的透射光譜及其圖像如圖
3所示。對于三組納米顆粒中的每組，將四個不同的體積濃度添加到水凝膠溶液，其中A和D分別代表最低和最高NP濃度的樣品。這樣做是為了研究NP添加對已開發的納米復合材料鏡片透射光譜的影響。
圖
3.聚合的12 nm GNC，40 nm GNC和80 nm GNC（從左到右）：
（a）聚合納米復合材料的透射光譜；（b）納米復合物在聚合之前的溶液（規模：10毫米）；（c）聚合溶液并獲得納米復合材料鏡片的步驟；（d）不同濃度（比例：10毫米）的聚合納米復合材料鏡片。注意，A和D分別具有最低和最高濃度的添加的納米顆粒。
為了驗證納米粒子在透鏡內的聚集或簇形成，對最低和最高濃度的納米復合材料橫截面的
SEM顯微照片進行了成像，如圖4所示。首先，低和高濃縮為12nm GNCs，在所示圖4一個（I，II），沒有明顯的聚集體，像其他兩組在圖4 B，C。同樣，可見的納米粒子（可能是一簇簇的粒子）被均勻分散。但是，在12 GNC的高濃度樣品中，可見納米顆粒的尺寸比低濃度樣品中的可見納米顆粒的尺寸稍大。
展開 Mater.》透明木材納米復合材料的便捷加工，具有結構顏色的等離子納米顆粒
【科研摘要】
木材是一種生態友好且豐富的基材，并且可以通過大規模納米技術進行功能化。但是，木材中的分層結構和相互連接的纖維阻礙了納米粒子向木材中的滲透。最近，
瑞典皇家理工學院
Lars A. Berglund
教授
團隊用金和銀鹽對脫木素的木材浸漬，這是通過微波輔助合成原位還原為等離激元納米顆粒。
透明生物復合材料由具有結構顏色的承重材料形式的含納米顆粒的木材制成。
著色源自納米粒子表面等離激元，其需要低尺寸的分散性和粒子分離。脫木素的木材充當綠色還原劑和納米顆粒所附著的增強支架，從而預先設計了它們在纖維“管”表面上的分布。
使用掃描透射電子顯微鏡（
STEM），能量色散光譜（EDS）和拉曼顯微鏡對納米級結構進行研究，以確定粒徑，粒徑分布以及結構與性質之間的關系。光學特性，包括對偏振光的響應，是特別令人關注的。
相關論文以題為
Facile Processing of Transparent Wood Nanocomposites with Structural Color from Plasmonic Nanoparticles
發表在《
C
hemistry of Materials
》上。
【主圖導讀】
圖
1.
（a）結構化的TW處理的示意圖：脫木質的木材中浸入了金屬鹽（銀或金），這些金屬鹽通過微波輔助合成原位還原成等離子體納米顆粒。然后將含納米顆粒的基材浸入單體中，并固化成具有結構顏色的TW復合材料。（b）輕木，脫木素的基材，銀的基材，金的基材，（c）Ag-TW和（d）Au-TW的照片。
圖
2. Ag-TW和Au-TW的光學特性：
（a）總透射率和（b）偏振分裂比。
展開 Mater.》透明木材納米復合材料的便捷加工，具有結構顏色的等離子納米顆粒
【科研摘要】
木材是一種生態友好且豐富的基材，并且可以通過大規模納米技術進行功能化。但是，木材中的分層結構和相互連接的纖維阻礙了納米粒子向木材中的滲透。最近，
瑞典皇家理工學院
Lars A. Berglund
教授
團隊用金和銀鹽對脫木素的木材浸漬，這是通過微波輔助合成原位還原為等離激元納米顆粒。
透明生物復合材料由具有結構顏色的承重材料形式的含納米顆粒的木材制成。
著色源自納米粒子表面等離激元，其需要低尺寸的分散性和粒子分離。脫木素的木材充當綠色還原劑和納米顆粒所附著的增強支架，從而預先設計了它們在纖維“管”表面上的分布。
使用掃描透射電子顯微鏡（
STEM），能量色散光譜（EDS）和拉曼顯微鏡對納米級結構進行研究，以確定粒徑，粒徑分布以及結構與性質之間的關系。光學特性，包括對偏振光的響應，是特別令人關注的。
相關論文以題為
Facile Processing of Transparent Wood Nanocomposites with Structural Color from Plasmonic Nanoparticles
發表在《
C
hemistry of Materials
》上。
【主圖導讀】
圖
1.
（a）結構化的TW處理的示意圖：脫木質的木材中浸入了金屬鹽（銀或金），這些金屬鹽通過微波輔助合成原位還原成等離子體納米顆粒。然后將含納米顆粒的基材浸入單體中，并固化成具有結構顏色的TW復合材料。（b）輕木，脫木素的基材，銀的基材，金的基材，（c）Ag-TW和（d）Au-TW的照片。
圖
2. Ag-TW和Au-TW的光學特性：
（a）總透射率和（b）偏振分裂比。
展開 
在靜電紡絲納米纖維上“長出”納米顆粒，用作電池陰極材料
納米顆粒通常具有與本體材料不同的光學，電學，磁學或催化性質。然而，通常納米顆粒的團聚會嚴重影響這些特殊的納米特性，因此，使納米顆粒相互分開，可以長時間地穩定其性能。
加州理工學院化學與化學工程系Giapis教授組利用無針靜電紡絲技術，通過將電解質磷酸二氫銫（CDP）與聚乙烯吡咯烷酮（PVP）或聚乙烯醇（PVA）聚合物溶液混合，并加入少量以DMF為溶劑的聚苯胺（PANI）溶液來增加樣品的電導率。在靜電紡絲后高溫熱處理納米纖維樣品，成功制得了可用于固體酸性燃料電池（SAFCs）的納米纖維電極。
在靜電紡絲過程中，DMF較低的蒸汽壓導致其不易揮發。磷酸二氫銫（CDP）由于不溶于DMF，在靜電紡絲末期易形成過飽和狀態，會在PVP或PVA納米纖維內部及表面成核結晶“長出”納米顆粒。同機械壓制磷酸二氫銫（CDP）粉末生產的陰極相比，該納米纖維電極在每個電流密度下都具有更高的電池電壓，其原因是納米纖維電極表面積（21m2/g）相比于傳統陰極表面積（2.4m2/g）更大，約為9倍。同時因為PVP和PVA在氧化還原反應中沒有活性，所以需要通過300℃高溫熱處理去除。在該實驗中，PVP與PVA不同的熱解性質導致了PVP基納米纖維相比于PVA基納米纖維具有更好的電化學性能。該方法維持了納米顆粒的分散狀態，為在納米纖維表面附著納米顆粒提供了新的思路。
該研究成果近期發表于《Nature Communications》上。
圖文速遞
圖1.靜電紡絲過程的示意圖。納米顆粒修飾的納米纖維由透明聚合物溶液一步制成，溶液中含有溶解的磷酸二氫銫（CDP）和聚合物。在浸入溶液中的旋轉電極上會形成多個泰勒錐。在收集電極上吹熱空氣，使得靜電紡絲能夠在低聚合物濃度下進行。具有CDP納米顆粒的纖維會大面積地沉積到收集電極上。
圖2.橫截面掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。
展開 Jcmsuite應用：光場遇到納米球的散射與吸收
后處理用于計算吸收和衍射截面，并導出場輪廓。
近場強度(偽色，對數尺度)在兩個截面和三角形網格的幾何結構
計算域定義為xy平面上的一個平行四邊形。在第6行中，選擇了將y軸定義為坐標系的旋轉對稱軸。球體由一個(旋轉的)扇形(23-33行)定義，基片由一個(旋轉的)平行四邊形定義。
密度積分后處理可用于計算吸收截面。通量積分后處理可用于計算散射截面。(另外，遠場計算/傅里葉變換后處理也可以用于獲得角相關的散射振幅) 在本例中，Export Fields后處理用于可視化目的。
data_analysis文件夾還包含一個腳本，其中幾何、材料、光源和計算參數可以設置，并在其中執行波長掃描，產生波長依賴的吸收和散射截面計算(包括相應的模板文件layout.jcmt、sources.jcmt、materials.jcmt、project.jcmpt)。請注意，在這種情況下，JCMsuite是在Daemon模式下使用的，它允許同時執行各種波長的波長掃描。有了適當的硬件和許可證，所有波長響應可以同時計算，允許快速計算整個參數掃描。
襯底頂部納米球基于波長的吸收和散射
展開 Jcmsuite應用：光場遇到納米球的散射與吸收
后處理用于計算吸收和衍射截面，并導出場輪廓。
近場強度(偽色，對數尺度)在兩個截面和三角形網格的幾何結構
計算域定義為xy平面上的一個平行四邊形。在第6行中，選擇了將y軸定義為坐標系的旋轉對稱軸。球體由一個(旋轉的)扇形(23-33行)定義，基片由一個(旋轉的)平行四邊形定義。
密度積分后處理可用于計算吸收截面。通量積分后處理可用于計算散射截面。(另外，遠場計算/傅里葉變換后處理也可以用于獲得角相關的散射振幅) 在本例中，Export Fields后處理用于可視化目的。
data_analysis文件夾還包含一個腳本，其中幾何、材料、光源和計算參數可以設置，并在其中執行波長掃描，產生波長依賴的吸收和散射截面計算(包括相應的模板文件layout.jcmt、sources.jcmt、materials.jcmt、project.jcmpt)。請注意，在這種情況下，JCMsuite是在Daemon模式下使用的，它允許同時執行各種波長的波長掃描。有了適當的硬件和許可證，所有波長響應可以同時計算，允許快速計算整個參數掃描。
襯底頂部納米球基于波長的吸收和散射
掃一掃，關注常熟黌論教育，了解更多培訓信息！
展開 015 - FDTD金納米棒的吸收、散射、消光截面（僅模型文件） ￥46
015 - FDTD金納米棒的吸收、散射、消光截面（僅包含模型文件，46元）
基本介紹：
主要內容：根據發表在 Langmuir 上的論文《Synthesis of Absorption-Dominant Small Gold Nanorods and Their Plasmonic Properties 作者：Henglei Jia等》，重復了圖2a、圖2b、圖2c、圖2d；
基于Lumerical FDTD Solution求解，使用的軟件版本為Lumerical 2016a；
計算所需的內存：8 GB；
涉及的內容：TFST光源、cross_section分析組、自己編寫腳本畫圖 等；
繪制了：四個不同尺寸金納米棒的吸收截面、散射截面和消光截面；
注意：本案例僅包含模型文件，但有一個如何運行計算的簡單說明，購買后不附帶答疑指導。
包含的文件截圖：
詳細描述：
如上圖所示，金納米棒分散在水中形成膠體，一束波長為 400 ~ 1200 nm 的光照射金納米棒膠體，計算其吸收截面、散射截面、消光截面。
由于金納米棒在水中的方向是隨機的，所以要考慮金納米棒上所激發出的局域表面等離激元（LSP）的橫模與縱模，然后將兩種模式做加權平均。
金納米棒的尺寸考慮四種情況，直徑/長度分別為（單位nm）：40.2/104.3、16.6/62.2、6.0/16.2、8.8/36.6。
計算的內容和結果：
1、論文中四個不同尺寸的納米棒的吸收、散射和消光截面 ??
2、本案例的計算結果 ??
再次提醒：本案例僅包含模型文件，沒有講解視頻，也不附帶答疑指導。
展開 5，comsol超表面-石墨烯增強金屬納米結構的近紅外光吸收 ￥3389
本文復現了論文《基于磁激元效應的石墨烯-金屬納米結構近紅外吸收研究》-陳浩 該篇論文中所有結果。
基于磁激元效應的石墨烯-金屬納米結構近紅外吸收研究.pdf
首先，模型如下
在半無窮大Ag襯底上有一層sio2，sio2上面有周期性的Ag納米顆粒，一束平面光從上往下垂直照射，作者發現在Ag納米顆粒上面鋪一層石墨烯，能大大提高對近紅外光波段的光的吸收。
首先 撇開石墨烯不談，這個模型是仿真超材料吸收方面的基礎中的基礎 ，即設計一個周期性的結構，然后計算該結構的吸收光譜。
本文的難點在于石墨烯的仿真。文中給出了通過計算石墨烯電導率，然后得到石墨烯的相對介電常數。具體如下圖
文中將石墨烯當做面材料處理，作者說由于石墨烯太薄，若當做體材料處理會大大增加計算量。
其實把石墨烯畫成體材料，然后手動用掃略去剖網格的話，并不會增加太多計算量。在下面的付費內容中額外給出了把石墨烯畫成體材料的模型。把石墨烯處理成體材料或者面材料在本文模型中計算結果一致，如下圖。
以下是論文VS我復現的對比
1，首先對比有無石墨烯時候的吸收光譜
2，在吸收峰值處的磁場分布與損耗功率密度
3，改變多種參數，反復計算
4，石墨烯相對介電常數的虛部
下面是付費內容，如下圖
展開 蘇州大學董彬教授課題組等《PNAS》：基于氮化碳/聚吡咯納米顆粒的光驅動微納米機器人
受自然界的啟發，近年來科學家發展了多種能夠趨光運動的游動微納米機器人，然而，實現像微生物一樣同時具有趨光和避光的行為依然極具挑戰。
近日，蘇州大學董彬教授課題組聯合中科院物理所楊明成教授課題組和華南師范大學董任峰教授合作報道了一種基于氮化碳（C3N4）/聚吡咯納米顆粒（PPyNP）的游動微納米機器人。在光照下，其行為類似于綠藻，其能夠感知光強變化，在低光強下趨光運動，在強光下避光運動。這種仿生性的運動行為主要是由于同時集成到游動微納米機器人中的兩種協同競爭機制（自擴散泳和自熱泳）所引起的。更為有趣的是，通過調節光強，這兩種機制之間的協同競爭可以實現游動微納米機器人集群在均勻光照下的群體雙向趨避光運動以及在非均勻光場下的群體渦旋運動行為。這一研究成果為設計具有復雜運動行為的游動微納米機器人提供了新思路，也為光驅動微納米機器人的進一步應用奠定了基礎。
圖1.（A-D）C3N4/PPyNP游動微納米機器人在較弱平行光下（0.4 W/cm2）趨光，中等強度平行光下（0.8 W/cm2）做類似布朗運動和較強平行光下（1.2 W/cm2）避光的示意圖和軌跡圖。(G-H) C3N4/PPyNP游動微納米機器人在動態調整光強下（0.4 W/cm2-1.2 W/cm2）往復運動示意圖和軌跡圖像（入射光角度為30°）。
圖2 （a-f）C3N4/PPyNP游動微納米機器人集群在較弱平行光下（0.4 W/cm2）趨光，較強平行光下（1.2 W/cm2）避光和中等強度平行光下（0.8 W/cm2）做類似布朗運動的示意圖和軌跡圖（入射光角度為30°）。
展開 日本科學家的新發現，黃金納米材料光電極可高效吸收可見光
按照這條思路，近日，日本科學家推出了一款基于二氧化鈦半導體、黃金薄膜和黃金納米顆粒的光電極。該光電極對可見光的吸收效率達到 85%，其光能-電能轉換效率比不使用黃金納米薄膜的光電極高 11 倍。這種光電極能以很高的效率將陽光轉化為可再生能源。
（來源：北海道大學）
在日本札幌北海道大學的研究人員與臺灣國立交通大學的研究人員于《自然·納米技術》雜志上合作發表的論文中，研究人員表示，在二氧化鈦等半導體表面簡單添加金納米顆粒無法達到他們期望的光吸收效率。
后來他們發現，提高光吸收效率的關鍵是構建一種三明治結構，即：用 100 納米厚的黃金薄膜和黃金納米顆粒作為外層，包裹二氧化鈦半導體構成的內層。當光照在三明治結構一側的納米金顆粒上時，另一側的黃金薄膜像一面鏡子，通過納米空腔捕獲光子，以便黃金納米顆粒能夠繼續吸收更多光子。
附加的黃金薄膜對于構成納米空腔非常關鍵，但黃金納米顆粒的等離子體效應，即光子撞擊金屬表面時黃金原子中的電子波動，同樣非常重要。
當黃金納米顆粒受到光子撞擊，產生與納米空腔等波長的表面等離子時，等離子和空腔之間產生強耦合，顯著提升光-電轉換效率。
不過，研究負責人，北海道大學教授三澤弘明（Hiroaki Misawa）承認，他們推出的光電極的高效率不能與其他水分子分解技術的效率進行簡單類比。
具體地，在黃金光電極技術中，如果半導體粒子數量充足，那么光吸收效率會顯著提升。不過，基于硅光電池的水分解系統之前就已經出現，這種系統對可見光的利用效率同樣很高。因此，目前難以比較黃金光電極技術和現有技術的效率。該研究的意義在于，能夠用如此至少的金屬——僅僅 30 納米厚的金屬-氧化物半導體電極，實現 85% 的可見光吸收效率。
未來，研究團隊準備進一步探究強耦合，以及等離子-電荷生成和分離的具體機理。
展開 
超分子工程實現NIR-II區納米探針與上轉換納米顆粒體內組裝和解組裝提高生物成像效果
【圖文導讀】
圖1 納米探針組裝和近紅外激光介導的解組裝用于NIR-II生物成像的示意圖
(a) UCNP@Azo上轉換納米顆粒和近紅外二區DCNP@β-CD下轉換納米探針的結構；
(b) 納米顆粒之間超分子識別誘導的組裝和980 nm激光介導的解組裝；
(c) 先后兩針注射策略以提高納米探針在腫瘤部位的富集量并且加快探針在肝臟部位的清除速率示意圖。
圖2 納米顆粒體外組裝和解組裝的TEM圖像、動態光散射結果和發光光譜
(a) 疏水NaGdF4:10%Y,25%Yb, 0.5% Tm@NaGdF4 UCNPs的TEM圖像和尺寸分布結果；
(b) 親水UCNP@Azo的TEM圖像和DLS尺寸分布結果；
(c) UCNP@lipid和UCNP@Azo的發光光譜；
(d) 疏水NaGdF4:5%Nd @NaGdF4 DCNPs的TEM圖像和尺寸分布結果；
(e) 親水DCNP@β-CD的TEM圖像和DLS尺寸分布結果；
(f) DCNP和DCNP@β-CD的發光光譜；
(g) 體外組裝納米團簇的TEM圖像和尺寸分布結果；
(h) 體外解組裝納米顆粒的TEM圖像和尺寸分布結果；
(i) DLS監測組裝和解組裝過程中體系平均粒徑隨時間的變化。
展開 12，comsol仿真三種情況下的納米顆粒
參考文獻是 南京大學 碩士畢業論文《金屬納米顆粒有序陣列中Fano共振的產生條件》-靳悅榮。
本文不討論fano共振，僅僅介紹文中涉及到的三種情況下的納米顆粒，這三種情況幾乎囊括了大部分關于納米顆粒的仿真情況。
情況一：有限數目的納米顆粒處于無限大的均勻介質中。比如納米顆粒位于無限大的水中，或者無限大的空氣中。
下圖是論文中橢圓金顆粒位于無窮大空氣中，求其消光譜，下面是論文圖VS我的復現結果
情況二：有限數目的納米顆粒位于兩個半無限大的介質的分界面上，比如納米顆粒放在玻璃基板上，納米顆粒上方是空氣，下方是玻璃，一束光照射到納米顆粒上，求其散射光譜，消光截面等等。
下面是論文圖VS我的復現結果。圖中 藍色虛線 表示一個金顆粒位于無窮大的介質板上，上方是空氣，下方是介質板，求其消光光譜。
情況三：無限數目的納米顆粒是周期性排布在介質基板上的，也就是超表面結構。求其反射光譜，透射光譜，吸收光譜。
展開 微納米孔隙滲流及細顆粒遷移運動 ￥1500
圖1 二維孔隙網絡模型，圖中藍色部分為孔隙部分，紅色部分為巖體部分
圖2 孔隙滲流場及孔隙內細顆粒遷移運動過程
感興趣的朋友，可下載模型源文件，歡迎交流！
8，comsol仿真納米顆粒受到的光力
模型如下
在真空中有一個銀納米棒，有平面光從上往下照射，研究納米棒受到的光力。
下圖是論文圖VS我的仿真結果。
