单晶钯纳米线与氢气作用的动力学过程研究

项目名称： 单晶钯纳米线与氢气作用的动力学过程研究

项目编号： No.11304202

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 谷付星

作者单位： 上海理工大学

项目金额： 28万元

中文摘要： 研究钯与氢气相互作用是多相催化与金属物理学广泛感兴趣的课题，具有重要的理论和应用价值。本项目基于光学纳米线中实现的高效率倏逝波耦合技术及光与纳米线波导的相互作用增强的特性，提出利用传导型表面等离子激元手段，研究单晶钯纳米线波导与氢气相互作用的动力学过程的设想。该方案结合表面等离子激元亚波长约束和表面增强的传输特性，利用精密光谱分析技术可以对钯与氢气相互作用过程的实现高灵敏度和高分辨率、快响应、大动态范围和低功耗的检测。同时，由于钯纳米线的单晶结构，其与氢气作用发生的过程中会表现出较好的协同性。我们将采用瞬态探测技术对其中的相变动力学过程，即从金属态（α）转化为氢化物态（β），进行研究。研究结果对于发现钯与氢气相互作用的新现象或新物理机理有重要意义。另外该研究方案适合于标准光纤通信系统，有希望发展基于钯纳米线的新型表面等离子体激元的器件如逻辑开关和存储器等。

中文关键词： 动力学；相变；单晶；钯纳米线；表面等离激元

英文摘要： Study of the interaction of palladium with hydrogen gas is a very attractive issue to heterogeneous catalysis and metal physics, and has great value in theory study and technical applications. Based on the high-efficient evanescent coupling technique and the significantly enhanced interaction between the light and the nanowire waveguide, in this project we propose study the dynamics in interaction of single-crystal palladium nanowire with hydrogen gas using the propagation surface plasmon polaritons (SPPs). Combining the advantages of the sub-wavelength confinement and surface enhancement of the propagation property of SPPs，here our proposed approach uses high-precision spectral analysis technique, and show the possibility to realize detection with advantages of high sensitivity, high resolution, fast response, large dynamic range, and low-power consumption. Meanwhile, when exposed to hydrogen gas, single-crystal palladium nanowires will experience phase change from the metallic state (α) to the hydrogenide state (β). Therefore, we will use the transient optical technique to study the dynamics of phase change. Our results will bring great importance to discover new effects and new physical principle in the palladium-hydrogen interaction . In addition, our research approach is suited to standard optical fiber com

英文关键词： Dynamics；phase change；single-crystal；palladium nanowires；surface plasmon polariton