异质异维复合纳米体系光学性质研究

基于复合纳米体系光学性质实验研究的最新进展，开展关于由金属纳米线（及复合一维体系）与半导体量子点所组成的异质异维复合纳米结构光学性质的理论研究。该项目研究将量子光学（描述量子点）与等离激元光子学（Plasmonics）（描述金属纳米线）相结合，考察金属纳米线等一维纳米结构（作为波导）中等离激元的传播特性，研究延展模式/传播模式的等离激元与半导体量子点的基本激发元（激子）以及光场的相互作用；着重于强局域化（突破衍射极限）光场的近场特性，它与物质相互作用的特点，特别关注传播等离激元媒介/传递的物理过程特性；发展基于密度矩阵、多极展开和格林函数相结合的理论方法并用来研究这类多种激发元并存、多种机制竞争的复合纳米体系的光学性质。该项目的研究有助于对相关实验现象的理解，加深人们对纳米尺度下光与物质相互作用规律的认识，进一步提升对纳光子学/近场光学的认识，对新纳米功能器件的设计、制备有一定指导作用。

通过理论和实验相结合，我们研究了异质异维复合纳米结构光学性质。研究体系包括不同性质、维度低维体系，如分子/DNA Origami、半导体量子点、纳米线、金属纳米颗粒及阵列。考察复合体系基本激发元（激子、等离激元）之间及与光场的相互作用，发展格林函数技术和FDTD模拟相结合的理论方法，研究了复合体系的非线性光学性质、手性光学性质、干涉效应（Fano共振）等 。研究工作揭示基本激发元相互作用、干涉效应、耦合与耗散的竞争对等离激元的激发和传播的影响,基于半导体量子点、量子阱复合低维结构的光谱特性及其在THz辐射源设计方面的应用，几何构型对金属-半导体/分子复合结构光学性质的调控，异质异维复合结构光控输运特性等。研究工作不仅深化了人们对光与低维复合体系、结构相互作用基本规律的认识，还提出了低维体系光学性质调控的新手段，对基于复合低维结构的辐射源、功能器件的设计有重要指导意义。