带电粒子与表面/界面电子气相互作用的理论研究

本项目将对带电粒子与表面/界面电子气的相互作用进行理论分析和数值模拟，建立一套描述带电粒子与表面/界面的电子气相互作用的自洽理论模型。并考虑带电粒子与多层薄膜相互作用时表面/界面处的电激发情况。. 通过对带电粒子与表面/界面电子气相互作用的理论研究，可以较为详尽地描述等离子体的集体激发、带电粒子的能量损失、尾流效应、薄膜内电子流体的速度场、以及薄膜厚度和基底介电函数的变化对空间感应电势分布的影响等。重点研究带电粒子与纳米尺度多层膜的相互作用。. 在量子流体动力学模型的基础上研究薄膜表面plasmon激发，考虑复杂形状的纳米薄膜的尺度效应对粒子探针能量损失及其受力情况的影响。这些结果将对材料表面分析和电子能量损失光谱技术的应用方面有一定的参考价值。

本项目通过建立一套自洽的理论模型详细研究了带电粒子与固体表面/界面电子气之间的相互作用。在直角坐标系下，采用线性化量子流体动力学模型研究了带电粒子与单层二维电子气相互作用过程中的等离子激元的激发情况，主要讨论了入射粒子的能力损失、所受的侧向力，粒子的自能，同时还详细讨论了电子气流体的速度场中的尾流分布情况受入射粒子速度大小的影响。在直角坐标系下，扩展该模型研究了带电粒子与双层二维电子气流体相互作用过程中的等离子激元激发，主要研究了空间感应电势的分布，入射粒子能量损失，所受的阻止力和侧向力随速度变化过程中受物理参数的影响，同时把双层情况与单层及有绝缘基底的情况进行了对比。把该模型扩展到球坐标系，采用二维双流体模型研究了碳纳米结构中σ电子和π电子的动力学响应现象，主要研究了带电粒子与富勒烯分子C_60相互作用过程中多极等离子激元模式的激发，尤其是平均等离子激元激发数、微分散射截面、总散射截面以及入射粒子的总能量损失等，并把该模型所得结论与实验数据进行了对比。.这些结果将对材料表面分析和电子能量损失谱技术的应用方面有一定的参考价值。