具有三维周期分级结构的金属SPP材料的制备及光特性研究

本项目采用具有典型亚微米周期分级结构的生物体为模板，通过化学方法为主、物理方法为辅，保留自然生物模板的原始精细形貌和周期性结构，并将其组分转换为Au、Ag、Cu金属及其复合金属，从而制备具有三维周期结构特征的金属表面等离极化激元(SPP)材料，并研究周期性结构的遗传和化学组分转换过程中的机理。采用理论建模结合实验验证，研究不同周期结构、不同材质的金属SPP材料在可见-红外光波段的透射反射光谱、表面等离子激元输运，揭示三维周期结构-金属材质-物性之间的耦合响应机制和规律，并在此基础上，优化制备两种以上三维周期的金属SPP材料，进一步研究其局域共振和表面等离子体的能带特性，研究表面增强拉曼光谱等物理现象。本项目所研究的内容对于揭示和理解金属SPP材料的周期结构和金属材质对光的响应机制具有重要学术意义，并对周期结构金属SPP材料在光信息、能源及生物医学等应用领域提供理论依据和实用途径。

本项目采用具有亚微米周期分级结构的生物体为模板，通过化学、物理方法，保留自然生物模板的原始精细形貌和周期性结构，并将其组分转换为Au、Ag、Cu金属及其复合材料，从而制备具有三维周期结构特征的金属表面等离极化激元(SPP)材料，并研究周期性结构的遗传和化学组分转换过程中的机理。通过本项目实施，确立、优化了以表面功能化结合常温化学沉积或高温氢还原的关键制备方法，构筑出一系列以Au、Ag、Cu及其复合材料为代表，具有出众表面等离子体增强、光催化性能的金属结构，弄清了周期分级结构遗传和化学组分转化过程中的机制。进而通过实验结合计算模拟，阐明了亚微米周期分级结构微观组织、金属材质对SPP传递、表面增强拉曼散射、电荷分离等的作用机理。对于揭示和理解金属SPP材料的周期结构和金属材质对光的响应机制具有重要学术意义，并对周期结构金属SPP材料在光信息、能源及生物医学等应用领域提供理论依据和实用途径。