金属@介质纳米核壳结构制备及基于表面等离激元效应的物理特性调控研究

本项目拟将密切联系理论和实验研究，瞄准光学器件小型化和表面等离子光子学中的前沿基础问题，探索具有优异局域增强效应与传播特性的、由贵金属（金、银）与光学活性介质构成的一维双层（或多层）纳米核壳结构及其可控生长技术；研究一维金属@介质纳米核壳结构中表面等离激元激发、极化激元耦合的特性，总结出基于表面等离激元场耦合、局域增强与传播等物理过程对金属@介质纳米体系的结构参数、不同介质特性依赖关系的一般规律；掌握利用结构和外场调控一维金属@介质纳米体系场耦合特性的方法，实现对光传播的控制、增强和约束，达到解决将基于纳米结构的新型纳米光学器件、量子器件投入实际应用前所必须解决的基本科学问题和技术难点等的目的。

表面等离子体（SPPs）是沿着导体表面传播的波，当改变导体表面结构或介质环境时，SPPs的性质、色散关系、激发模式、耦合效应等都将产生重大变化。因此，通过SPPs与光场之间相互作用，能够实现对光传播的主动操控。此外，表面等离子体纳米结构可以通过其表面等离子体的增强局域场与半导体等介质中的激子相互作用，可极大地增强一系列光学过程，如表面等离子体增强的光催化、光吸收和光伏效应、表面等离子体增强荧光、荧光共振能量转移和光学非线性过程，使得金属@介质纳米结构体系在线性和非线性光学领域都具有极其重要的应用前景。. 本项目从实验上开展了贵金属、金属硫化物或氧化物半导体、金属@介质复合纳米结构的可控制备工艺研究并获得了系统的工艺参数；重点研究了所制备纳米结构基于表面等离子激元的光学性质，获得了光学性质的调控规律；从理论上研究了基于金属、石墨烯纳米结构中表面等离子激元的元激发特征和调制方法，模拟分析了基于表面等离子激元的反对称T型单狭缝亚微米双向全光开关、高分辨率Y型分束器和密集耦合共振腔等光子学器件的性能特征。相关研究成果在在包括Applied Physics Letters, Optics Letters, Optics Express, Scientific Reports等在内的国际学术期刊上发表论文36篇，其中SCI检索论文33篇，EI检索论文3篇。