金屬納米結構的表面等離激元光學力研究

《金屬納米結構的表面等離激元光學力研究》是依託北京大學，由童廉明擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：金屬納米結構的表面等離激元光學力研究
• 依託單位：北京大學
• 項目負責人：童廉明
• 項目類別：面上項目

項目摘要

表面等離激元光子學是目前國際上的前沿研究領域，具有廣闊的套用前景。金屬納米結構的局域電磁場增強是表面等離激元共振的顯著效應之一，電磁場的強度隨離表面的距離急劇衰減，形成極強的電場梯度，導致光學力的產生，可以實現納米尺度的光學操縱，並發展成為表面等離激元領域一個新興的重要分支，即表面等離激元光學力。雖然已經有一些優秀工作發表，但在機理以及體系拓展和套用方面還有很多有待研究的重要內容。本項目將研究金屬納米結構表面等離激元光學力相關的物理機制問題和套用拓展，包括：利用一維金屬納米線和金屬納米光柵研究周期性電磁場近場的光學力，利用雷射光鑷技術研究光勢阱中多粒子的動態相互作用，以及利用光鑷技術操縱金屬納米顆粒探測生物DNA分子在應力作用下的表面增強光譜回響。本項目的實施將發展一種新型的單粒子表征手段，拓展表面等離激元在生物領域的套用方向，並將有助於從光學力的角度理解納米尺度光與物質的相互作用。

結題摘要

本項目研究金屬納米結構表面等離激元光學力相關的物理機制和套用。在項目實施期間，搭建了基於1064 nm雷射的光鑷系統，實現了對介質納米顆粒、金屬納米顆粒、金屬納米線的光學力捕獲；與合作者共同從理論上計算了高斯雷射照射下金屬納米顆粒的等離激元光學力效應，提出了金屬納米顆粒的尺寸選擇性捕獲；實現了金屬納米線中傳播型表面等離激元對介質納米顆粒的捕獲，並通過結構設計，實現了對納米顆粒的移動方向的選擇性調製；實現了石墨烯/金屬納米結構複合基底的增強拉曼散射及其定量檢測套用。 通過本項目的實施，共發表論文12篇，含2篇ACS Nano，2篇JACS，1篇Nano Research，1篇Chem. Mater.，1篇Small和1篇Small Methods，其中，受邀撰寫表面等離激元光學力相關的綜述2篇（1篇ACS Nano，1篇《中國科學: 物理學 力學 天文學》）；申請專利3項；參加國際國內會議21次，做邀請報告11次；培養博士研究生4名，碩士研究生2名；完成了項目的預期指標。