高压力对表面等离激元的调控和优化

本项目拟结合金刚石对顶砧装置产生高压力技术和现代微纳加工工艺研究表面等离激元在高压力条件下的激发与传播，通过压力调控表面等离激元的色散关系，改善微纳光学器件的衰减和调控微纳光学器件的共振频率。在高压力的作用下，物质的体积收缩导致原子间的相互作用增强，发生结构相变、电子相变和电子与声子之间散射性质的改变等。这些变化将影响金属中费米面附近自由电子在可见光频段对外加电场的响应，改变表面等离激元的激发和传播，为优化和调控基于表面等离激元共振机制的微纳光学器件提供了可能与机遇。本项目结合高压力技术和微纳加工技术，利用压力优化和调控表面等离激元的色散关系，设计和制备出具有低衰减和随压力动态可调的微纳光学器件。高压力实验技术和现代微纳制备技术的结合必将拓展表面等离激元在微纳光学领域的应用。

在本基金的支持下，我们围绕高压力条件下表面等离激元的研究方向，在高压力条件下表面等离激元的性质和应用、压致半导体金属化和常压力条件下表面等离激元的调控等三个方向开展研究工作，取得了如下的具体研究成果：. 一．.研究了贵金属纳米颗粒凝胶体系中表面等离激元共振与压力的依赖关系，并利用表面等离激元共振光谱对颗粒几何形状敏感的特性表征了金属纳米颗粒在金刚石对顶砧（DAC）内的屈服行为。近期，我们在金纳米颗粒凝胶体系中发现了一种对应纳米金颗粒压致自组装过程的光谱变化，因此，我们准备将未来的研究重点转到通过压力调控凝胶体系表面能进而控制金纳米颗粒自组装过程的工作。. 二．.通过半导体的压致金属化拓展表面等离激元应用的材料范围，寻找可能具有更优色散关系的金属材料。在这部分工作中，我们尝试利用电学和光学两种技术手段表征材料从半导体到金属的转变过程。. 三．.除了研究高压力条件下的表面等离激元，我们在与异常透射的偏振调控、共振对耦合的影响和THz波段的超导器件等与表面等离激元相关的的领域开展了研究工作。. 总之，在自然科学基金的青年基金的资助下，我们搭建了高压力条件下表征表面等离激元的原位高压微区光谱和组建了以研究生为主的课题组，开展了高压力条件下表面等离激元的研究，将压力做为调控和优化表面等离激元的条件。取得了预期的学术成果，并且明确了课题组未来的研究方向。从事高压力条件下的表面等离激元的研究，将压力作为调控金属微纳结构光学性质的一个动态参量会带给我们更多奇特的光学性质，丰富微纳光学的研究领域。