金纳米棒（线）反常电子特性、交叉节点的物性分析和光热转化的构效关系

The past two years, a number of new phenomena have been found in experimental researches and technological applications of gold nanorods (wires), such as non-Fermi liquid characteristics of electrons and cold welding process between the nanorods, which gives rise to some scientific open problems. This project involves theoretical analysis, materials design, and experimental study. First, motivated by the experimental observations on the anomalous transport properties of ultrafine gold nanorods, we will study the electronic collective excitations in the framework of non-Fermi liquid theory. The obtained results will be compared with the upcoming experiments for revealing the correlated behaviors of the surface plasmon resonance with the structure and non-Fermi liquid in the ultrafine gold nanorods.Secondly, based on global structural optimization scheme, the reconstruction mechanism of cold welding process in different physical conditions and the novel structures of the cross node will be clarified. The electronic transport properties and electromechanical coupling effects of the cross node will be investigated, which establishes the foundation of studying physical properties of gold nanowire network. Finally, in terms of morphology gold nanostructure assembly and surface functionalization, we will confirm the structure-property relationship for the photothermal conversion of gold nanostructures from materials design, preparation, and measurement. It provides the guidance for the photothermal conversion technology applications based on gold nanostructures.

近两年来，在金纳米棒（线）的实验研究和技术应用中发现了若干新现象，比如电子的非Fermi液体特征、冷焊接过程等，并由此激发出一些新的科学问题。本项目采用理论分析、材料设计和实验研究相结合的手段，首先针对超细金纳米棒中电子的反常输运现象，在非Fermi液体理论框架下，选择合理模型计算电子集体激发行为，理论结果将与计划开展的实验研究相互比较，从而揭示超细金纳米棒的结构、非Fermi液体行为和表面等离激元共振的关联特征。其次，基于全局结构优化计算平台，阐明不同条件下金纳米线对接过程的晶格重构机制，研究交叉节点处的新奇结构，和由此导致的电子输运特性以及力电耦合效应，奠定金纳米线网络物性分析的基础。最后，通过多形貌金纳米结构组装和表面功能化处理，从材料设计到制备、测量等方面确认金纳米结构的光-热转换构效关系，为基于金纳米结构的光热转换技术应用提供指导。

近年来，在金纳米棒（线）的实验研究和技术应用中发现了若干新现象，比如电子的非Fermi液体特征、冷焊接过程等，并由此激发出一些新的科学问题。本项目采用理论分析、材料设计和实验研究相结合的手段，本项目在以下几个方面研究成果简述如下：. (1)实现了基于金纳米棒不同复合结构的构筑，包括金纳米棒的可控组装、金纳米棒@空腔@金壳层嵌套纳米结构、Pd-covered 金纳米棒和 Pd-tipped 金纳米棒等新型纳米结构。实验表征结合FDTD模拟，研究了基于金纳米棒复合结构的等离激元光学特性和局域场效应。. (2) 基于全局结构优化计算平台，阐明不同条件下金纳米线对接过程的晶格重构机制，并在实验中观察和分析了不同晶态金纳米棒-棒、棒-颗粒及颗粒-颗粒间的低温焊接现象和过程，研究交叉节点处的新奇结构，和由此导致的电子输运特性以及力电耦合效应，奠定金纳米线网络物性分析的基础。. (3) 实现了金纳米棒、纳米双锥体表面介质和异质金属包覆，提高了样品的生物兼容性和SERS效应。结合等离激元共振峰位、峰值波长激光辐照和光学测量等手段，研究了金纳米结构的稳定性，并建立了金纳米结构的光-热转换构效关系，为基于金纳米结构的光热转换技术应用提供指导。. 本项目实施期间，共发表学术论文20余篇，参加国际学术会议和研讨会近20人次，国内工作交流6人次，培养研究生6名，博士2名，硕士4人，2人获得研究生国家奖学金，在研研究生11名。