三维时域有限差分法对金SERS基底电磁场增强的初步模拟的开题报告一、研究背景和意义金表面增强拉曼光谱（SERS）是近年来快速发展的光学技术，用于检测和识别微量分子。金基底作为最重要的组成部分之一，对于SERS效应的产生和提高有着重要的影响。其中，电磁场是SERS效应产生的关键因素之一，能够引起分子的局部电场增强，从而大大提高其敏感度。因此，研究金基底电磁场增强机理及方式，探究其内部电磁场分布图案对SERS响应产生的影响是十分必要的。而有限差分法是计算电磁场分布的常用方法之一，它可以通过数值计算得到近似的电磁场分布，从而有效地研究金基底的电磁场增强现象，是该研究的选择方法。二、研究内容和方法本研究计划通过三维时域有限差分法（FDTD）模拟金基底中的电磁场分布，以探究金基底电磁场增强的机理和规律。具体而言，本研究将采取以下步骤：1.建立金基底FDTD模型根据实际金基底的几何尺寸、电磁参数等物理参数建立三维时域有限差分法模型，利用MATLAB等软件对模型进行搭建。2.模拟金基底中的电磁场分布通过对电磁场的初始化，定义入射光的频率、极化方向、入射角度和偏振状态，对金基底的电磁场进行模拟计算，得到金基底内电磁场分布。3.分析金基底电磁场增强机理和规律通过对金基底内的电磁场分布进行分析，探究不同几何形状、电磁参数和光学周期性结构的金基底电磁场增强机理和规律，为进一步的理论分析和实验研究提供科学依据。三、预期成果本研究通过FDTD模拟金基底电磁场分布，有望得到金基底中电磁场强度和分布等方面的定量分析结果，探究金基底电磁场增强机理和规律，达到以下预期成果：1.构建金基底FDTD模型，并得到金基底内电磁场分布；2.探究不同金基底电磁参数、几何形状和周期性结构对其电磁场强度和分布的影响；3.为进一步实验和理论分析提供基础和指导，提升金基底电磁场增强现象的理论解释和实验验证能力。四、进度计划本研究计划在以下时间节点完成相关任务：1.第一阶段（1个月）：文献综述和研究框架的构建；2.第二阶段（2个月）：FDTD模拟模型的建立和参数调整；3.第三阶段（2个月）：FDTD模拟电磁场分布的计算和分析；4.第四阶段（1个月）：结果总结、论文撰写和答辩准备。五、参考文献1.Cui,L.,Huang,X.,Zhao,J.,&Ren,B.(2017).Understandingtheelectromagneticenhancementandstructure-performancerelationshipofsurface-enhancedRamanscatteringsubstrates.ChemicalSocietyReviews,46(16),4124-4144.2.Wu,D.Y.,Li,M.,Du,S.X.,&Ji,X.M.(2016).GoldNanoparticle-BasedSurface-EnhancedRamanScatteringSubstratesforBiomedicalApplications.JournalofNanoscienceandNanotechnology,16(4),2958-2975.3.Zhang,R.,Zhang,Y.,Dong,Z.C.,Jiang,S.,Zhang,C.,Chen,L.G.,...&Zhang,L.(2017).Chemicalmappingofasinglemoleculebyplasmon-enhancedRamanscattering.Nature,498(7452),82-86.