微纳结构调控的表面等离激元的新奇现象及其机理的研究

在金属纳米结构中，表面等离激元的共振激发和传导等特性表现出许多新奇的物理现象，对这些现象及其机理的探索将对表面等离激元光子学的发展及应用具有重要意义。我们计划从新型金属纳米结构的制备入手，利用化学合成、自组装和微纳加工等手段来制备多种新颖金属和金属/介质复合纳米结构，研究这些结构中表面等离激元的光学特性，通过对纳米结构的特殊设计来发现更多的等离激元的新奇现象并系统深入地研究其机理。研究表面等离激元对稀土发光纳米结构的发光特性的影响；在一维金属纳米结构中通过制备金属/介质核壳结构、金属/增益介质复合结构、FP腔级联结构等来调控等离激元的传导特性和补偿等离激元的传导损耗，并研究其机理，利用这些特性来探索相应的等离激元纳米器件；尝试利用一维金属纳米线结构作为量子发光体间能量转移和信息传递的通道。

金属纳米结构中的表面等离激元具有许多新奇的光学特性而备受瞩目。本项目主要从新型金属纳米结构的制备出发，研究金属纳米结构中表面等离激元，特别是某些特殊结构设计所产生的新奇现象及其机理。项目顺利地完成了新型金属纳米结构体系的构建及其等离激元性质、一维金属纳米波导中表面等离激元的传播及信息传递的调控两个方面的内容。重要研究进展包括：发现金属纳米线等离激元的近场分布强烈依赖于纳米线周围的介电环境，实现对量子点和银纳米线等离激元的相互作用体系的测量、双量子点的衍射分辨极限下的分辨，以及首次提出表面等离激元增强的光子自旋-轨道耦合效应。其中，围绕纳米线波导构筑的表面等离激元光学回路体系的系统研究，对亚波长波导与集成纳米光学芯片具有重要意义，为未来量子回路的集成与芯片化提供重要参考意义。