基于贵金属纳米粒子表面等离激元效应的可控光学特性研究

贵金属纳米粒子由于其表面和界面处的局域等离激元效应而产生独特的光学性能，使之在生物传感、波谱检测和纳米光电子学等领域显示出迷人的应用前景。本研究首先探索一种贵金属纳米粒子无需保护剂包覆而自组装成低维纳米结构的简易有效方法及其机制, 进而构建贵金属纳米粒子及其低维纳米结构与有机发光分子的复合结构；利用扫描隧道显微镜的纳米操作和诱导发光的技术对以上纳米结构进一步修饰、研究对比所制备低维纳米结构表面等离激元的光、电激发、发光及其沿低维纳米结构的波导传输特性和机制；结合数值模拟结果，系统探讨纳米粒子的体积、形貌、粒子间耦合间距、粒子-分子复合结构、探针材料及其针尖几何形貌对表面等离激元激发、发光及其波导传输的调控作用。最终研究成果不仅有望拓展人们对基于贵金属纳米粒子表面等离激元效应的可控光学特性的认识，揭示其可控机制，而且为以贵金属纳米粒子为基的纳米光电子器件研发提供重要的试验数据和理论基础。

项目的背景、主要研究内容:. 贵金属纳米粒子由于其表面和界面处的局域等离激元效应而产生独特的光学性能，使之在生物传感、波谱检测和纳米光电子学等领域显示出迷人的应用前景。本研究首先探索一种贵金属纳米粒子无需保护剂包覆而自组装成低维纳米结构的简易有效方法及其机制, 进而构建贵金属纳米粒子及其低维纳米结构与有机发光分子的复合结构；利用扫描隧道显微镜的纳米操作和诱导发光的技术对以上纳米结构进一步修饰、研究对比所制备低维纳米结构表面等离激元的光、电激发、发光及其沿低维纳米结构的波导传输特性和机制；结合数值模拟结果，系统探讨纳米粒子的体积、形貌、粒子间耦合间距、粒子-分子复合结构、探针材料及其针尖几何形貌对表面等离激元激发、发光及其波导传输的调控作用。.重要结果、关键数据及其科学意义:.1. 研发了夹板法、退火法等制备低维金纳米粒子结构的方法，可以有效调控不同体积、形貌、粒子间耦合间距、粒子-分子复合结构。.2. 采用扫描隧道显微镜成功的从纳米尺度的金纳米粒子表面激发出光子, 进一步在纳米尺度研究金纳米粒子之间的相互耦合作用以及表面等离激元对有机分子的增益效应。.3. 制备了金纳米棒与石墨烯复合材料，发现了不同的基底材料与金纳米粒子的耦合效应的区别以及调控机制，拓展人们对基于贵金属纳米粒子表面等离激元效应的可控光学特性的认识，为以贵金属纳米粒子为基的纳米光电子器件研发提供重要的试验数据和理论基础。