金属纳米结构中表面等离激元的Fano共振

Fano共振起初是在原子系统中观察到的光学现象。最近，金属纳米结构中表面等离激元(surface plasmons,SP)相互作用产生的Fano共振现象由于其特殊的物理性质及其在诸多领域的潜在应用而受到人们极大关注。本项目拟从理论和实验两方面研究具有局域电场共振增强的金属纳米颗粒(如金属纳米球壳)和具有磁场共振增强的金属纳米颗粒(如金属棒对、金属U形环)及其阵列中表面等离激元模的近场、远场耦合效应，特别是揭示这类体系中产生Fano共振现象的物理新机制及其激发条件。在此基础上进一步探索表面等离激元的Fano共振在传感、表面增强拉曼散射、及定向散射射等方面的应用可行性。

本课题围绕金属纳米结构中表面等离激元（SP）的Fano共振开展相关的研究工作，在Optics Express、Optics Letters，Scientific Reports、Nanotechnology等国际期刊发表15篇SCI论文。主要取得以下几个方面的进展：理论预测并实验证实金属纳米球壳阵列中不同SP相互作用产生的Fano共振；理论和实验上考察金属纳米球壳阵列中SP共振的调谐性，及其在传感和纳米激光器方面的潜在应用；实验展示并理论解释金属纳米球壳阵列中SP共振及其相互耦合产生的光学全吸收和增强透射现象。提出并实验证实通过四面体碳薄膜包裹金属纳米颗粒释放SP共振最强电场的方案，并应用于表面增强拉曼散射和二氧化钛光催化研究；数值展示并提出物理模型解释金属U形环对构成的二维周期性超构材料中磁SP共振通过近场耦合产生的巨大吸引和排斥光力；仿真模拟研究二维金属纳米颗粒阵列中局域SP通过远场衍射耦合产生Fano共振的实验条件。