等离子激元与量子点及分子的相互作用

金属纳米结构在入射光的激发下具有等离子激元共振效应，对处于其附近的量子点等纳米发光体的发光特性会产生影响，对这一体系进行深入研究不仅可以揭示其中的一些物理本质，而且将有助于发展基于等离子激元的一些潜在的应用。在本项目中，我们将通过成像、光谱、寿命测量、单光子相关性测量等实验手段，结合理论计算工具，研究金属纳米波导中传播的等离子激元以及金属纳米颗粒中局域的等离子激元与纳米发光体的相互作用，包括能量在等离子激元和纳米发光体之间的转移过程，金属纳米结构对纳米发光体的光谱、光强、偏振、寿命等的影响。

金属纳米结构的表面等离激元能够产生非常特殊的光学性质,对纳米结构周围纳米发光体的光学过程会产生显著的影响，例如表面增强荧光和表面增强拉曼散射。本项目围绕金属纳米结构的等离激元与量子点及分子的相互作用开展了相关研究工作，主要包括：通过银纳米线中传播的等离激元激发纳米线表面的半导体量子点，利用量子点的荧光实现了对纳米线表面等离激元强度分布的探测；利用量子点荧光成像发现了均匀环境中银纳米线上等离激元的手性传播，等离激元的传播手性可以通过激发光的偏振进行控制；通过化学方法合成了分枝银纳米结构，并研究了该结构对p-thiocresol分子拉曼散射的增强；利用量子点荧光成像方法研究了介电环境对银纳米线等离激元电场强度分布的影响，发现通过增大环境折射率或增加纳米线上介质薄膜的厚度会使等离激元强度分布的周期显著增大；通过原子层沉积方法精确地控制银纳米线表面氧化铝薄膜的厚度，研究了量子点发光强度和寿命随氧化铝厚度的变化；研究了单个量子点与银纳米线耦合体系中量子点辐射转化为等离激元的效率，并利用银纳米线中传播的等离激元实现了对单个量子点的远程激发。这些研究对于深入认识金属纳米结构中等离激元的特性、揭示等离激元与量子点及分子的相互作用具有重要意义。