新型金屬微納結構的光學特性及其套用研究

《新型金屬微納結構的光學特性及其套用研究》是依託中山大學，由金崇君擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：新型金屬微納結構的光學特性及其套用研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：金崇君
• 依託單位：中山大學

中文摘要

連續或分立的貴金屬納米結構可以產生表面等離子共振，在納米尺度下對光進行調製和傳導，被廣泛套用於集成光子器件和感測器上，是當前的研究熱點。本項目主要進行如下研究：（1）研究金屬納米結構的局域表面等離子共振的機理，探索如何增強光場的局域強度，而增強光學非線性效應，如Raman 散射；（2）研究金屬顆粒的局域表面等離子共振和其他微結構諧振（如光柵衍射）的相互作用，增強在金屬顆粒表面的光場局域強度，從而實現單分子Raman散射探測，套用到痕量有毒物質等的探測上；（3）研究金屬顆粒對或鏈的間距在亞納米到10納米尺度上變化時的光學效應，探索其在非線性研究上的套用；（4）探索微納結構的製備工藝和技術原理，製備出各種微納結構，以驗證相應的理論研究，並套用到實際的檢測上。本項目的研究將對單分子檢測的Raman散射技術和高次諧波研究有促進作用，發展的納米製備技術將促進表面等離激元的實驗研究。

結題摘要

金屬微納結構的表面等離激元是當前的一個研究熱點，可以在納米尺度上調控光場並能將光能強局域在納米尺度上，因此可以用於增強非線性效應、感知納米尺度上的物質變化、調控光束的特徵等。因此如何設計和製備具有特定功能的表面等離激元微納結構也是一個非常重要的技術研究熱點。本項目聚焦在設計在最小尺寸上強局域光場、製備相應的結構和探索相應的套用。得到了如下的研究結果。（1）設計並演示了納米金草和光柵耦合增強光場局域強度，從而增強了拉曼散射的信號；設計並演示了金納米顆粒和光柵導模耦合增強光場的結構，用於增強拉曼散射；（2）發現了新型的鈀基氫氣感測機理，即通過彈性襯底放大鈀氫反應的體積變化，從而使膜從鏡面變成漫反射表面，演示了全光譜可視化光學氫氣感測器。（3）發展了多種納米製備技術，比如可精密調控納米顆粒對間距的方法，提出並演示了通過二維結構一次機械變形而製備三維光學功能結構的方法，通過水溶性聚合物改進納米轉移技術，發展了層層自組裝製備三維微納結構的技術等。項目總計發表了13篇學術論文，其中中科院一區論文9篇，影響因子大於10的三篇，大於6的一區論文9篇。申請了2項PCT專利，申請了6項中國發明專利，獲授權中國發明專利3項。在國際會議上作特邀報告6次。獲2017年度廣東省科學技術獎二等獎