金属微纳结构精确制备、局域电场增强调控及其传感性能研究

1)Study the properties of surface plasmon excitationsin metal micro- and nano-structures and explore the relationship between the induced local electric field enhancement effect and the microstructures; 2)Optimize the structural designof the metal micro- and nano-structure as surface enhanced Raman scattering substrate andexplore its application in trace detection; 3)Study new principles and methods based on surface plasmon resonance forenhancing the sensitivity of sensors for monitoring the refractive index change of the environment; 4)Studythe coupling effects between surface plasmon resonance and molecular vibration,explore new principles, new methods for detection and recognition of moleculeswith the characteristicresonances in the infrared or near infrared; 5)Develop materialspreparation method with accurate control to achieve large area ordered metal nanostructures. We will focus on scientific and applicationsproblemsof surface plasmon resonancein metal micro-and nano-structured materials, trying to study the precise preparation of nanomaterials, controlled assembly, material structure and performance relationship, and actively explore its application.

项目研究内容和意义简介：.1）研究金属微纳结构中的表面等离激元激发引起的局域电场增强效应与微结构之间的关系；2）优化结构设计，研究具有表面拉曼增强的金属微纳结构衬底，探索其在微量检测方面的应用；3）研究基于表面等离激元共振对环境折射率变化高灵敏度传感器的新原理、新方法；4）研究表面等离激元共振与分子振动的耦合效应，发展在红外或近红外具有共振特性的分子检测与识别的新原理、新方法；5）发展材料精确制备技术，实现大面积有序金属纳米结构的可控组装。我们将围绕金属微纳结构表面等离激元共振应用中的一些科学问题与材料制备问题，力图研究纳米材料的精确制备、可控组装，研究材料结构和其性能的关系，并积极探索其应用。

我们在本项目中主要研究了金属微纳结构的精确制备、局域电场增强调控及其在表面拉曼增强与传感器中的应用，取得的主要研究成果及其科学意义包括：1）结合自身的基础和特色，发展了基于胶体晶体模板、角分辨纳米球刻印等低成本的金属微纳结构材料的制备与控制实验技术，实现了多种二维平面金属微纳结构和准三维金属微纳结构的精确制备，为今后的应用奠定了实验基础。2）理论并实验研究了部分重叠金属双三角纳米颗粒、高品质金属微腔中的等离激元模式相互作用产生的Fano共振现象，实现了基于Fano共振的环境折射率变化高灵敏的传感器。3）理论并实验研究了多种结构简单、制备成本低的金属微纳结构中的等离激元模式激发及耦合引起的局域电场增强效应，实现了具有高拉曼信号增强因子的表面拉曼散射增强衬底，在微量检测方面有着很好的应用前景。