项目名称: 复杂结构金属纳米颗粒表面等离子体共振的设计、控制和应用

项目编号: No.10874238

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 轻工业、手工业

项目作者: 李志远

作者单位: 中国科学院物理研究所

项目金额: 50万元

中文摘要: 金属纳米颗粒的表面等离子体共振(SPR)在光催化、光学传感、医学成像、太阳能电池,以及表面增强拉曼光谱(SERS)等领域有广泛的应用前景。本项目着眼于金属纳米颗粒SPR设计、调控和功能开发,开展理论和实验研究。深入探索了SPR 对纳米颗粒的几何尺寸和形状,拓扑结构,化学组分的依赖关系;提出利用增益复合的纳米颗粒以实现等离子体共振的放大,能够显著提高局域场的增强效应和SERS检测灵敏度;研究了金属纳米颗粒在非线性光学双稳态、紫外光催化、量子相互作用等特性;实验上合成了金纳米棒、增益复合的纳米棒以及金、银、钯等贵金属及其合金构成的纳米颗粒,研究了它们的非线性光学和SERS性质。项目共发表SCI论文30篇,包括Nano Lett.2篇,Angew. Chem 2篇,J. Am. Chem. Soc. 2篇,ACS Nano 2篇, Adv. Mater. 2篇,Opt. Lett. 3篇,Opt. Express 3篇, Appl. Phys. Lett. 2篇,研究成果被Nature杂志所Highlight,入选《激光与光电子学进展》杂志评选的"2010中国光学重要成果"。

中文关键词: 金属纳米颗粒;表面等离子体共振;表面增强拉曼效应;增益放大;非线性光学

英文摘要: Metal nanoparticles have wide application in catalysis, optical sensing, medical imaging, solar cells, and surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) due to peculiar properties of surface plasmon resonance (SPR). In this project, we focus on the theoretical design and experimental synthesis of metal nanoparticles for SPR manipulation. We investigate the dependence of SPR on the size, shape, topology, and composites of nanoparticles. We find that introducing of gain medium into metal nanoparticle can help to amplify SPR, significantly enhance local electromagnetic field intensity and SERS detection sensitivity. We study nonlinear optical bistability, near-ultraviolet light catalysis, and plasmon assisted quantum interaction in plasmonic structures. We synthesize gold nanorods and their alignment, gain composite nanorods, and a series of nanoparticles made from Au, Ag, Pa, and their alloys, and investigate their nonlinear optical and SERS properties. We have published 30 peer-reviewed papers in renowned journals including Nano Lett. (2), Angew. Chem. (2), J. Am. Chem. (2), Adv. Mater. (2), Opt. Lett. (3), Opt. Express (2), and Appl. Phys. Lett. (2). Our research results were highlighted by the journal of Nature, and selected by the journal of Lasers and Optoelectronics Progress as "2010 China Optics Important Research Results".

英文关键词: metal nanoparticles;surface plasmon resonance;surface-enhanced Raman scattering; gain assisted amplification; nonlinear optics

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