文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和价值、参考文献）
等离激元光子学的研究内容是金属纳米结构独特的光学性质及其应用. 当入射光的能量与金属纳米颗粒中自由电子共谐振荡的本征频率匹配时，可以激发局域表面等离激元，称为局域表面等离激元共振。随着纳米科技的进步,等离激元光子学已经迅速发展成为一门新兴学科,在生物、化学、能源、信息等领域具有重要的应用前景1。
表面等离激元是指在金属和介质交界面由于自由电子和光子的相互作用而形成的一种电磁场表面倏逝波模式,包括沿金属与介质界面传播的表面等离极化激元和局域在金属纳米颗粒及表面微结构的局域表面等离激元两种模式。金属纳米结构由于表面等离激元的激发,能够将自有空间的光辐射能量有效耦合到高度受限的表面模式,从而在金属表面纳米尺度范围内形成极大增强的局域场,这导致了许多光学效应得到显著增强,如拉曼散射、光透射、光催化等,也产生了很多新奇的物理现象,如增强光透射、Fano共振、亚波长光局域等。共振的表面等离激元因具有光子学的速度和电子学的尺度,可克服衍射极限,能够在亚波长结构中对光进行约束和操控,所以被认为是替代电子、光子的极具前途的信息载体。表面等离激元对金属纳米结构的形状、材料、尺寸和介电等因素的高度敏感性,为操控金属纳米结构的光学性质创造了有利条件。现有纳米精密加工技术的发展,使得许多新型的金属纳米结构及纳米光子器件得以设计和制备。所以金属纳米结构在生物光子学、亚波长集成光学、生物化学探测等许多领域得到了广泛的应用2。金属纳米结构由于局域表面等离激元的存在,使其具有丰富的光学性质。在生物医学、超材料、能源、信息等诸多领域都有很好的应用前景。而各向异性金属纳米结构是等离激元纳米颗粒中的一个重要组成部分,由于其形状和组成上的各向异性,使其具有入射光极化方向和颗粒取向相关等特有的光学性质。这在探测生物分子或纳米标签之间的纳米间距,追踪大分子的旋转和弯曲过程,以及检测三维极化加密信息等诸多方面具有潜在的应用3。
在测量颗粒粒径的多种技术中,光散射法以其特有的优势——适用性广、粒径测量范围宽、测量重复性好、快速实时、自动化和智能化程度高、干扰因素少、在线测量等——而得到充分重视,并在其相关技术——光电器件和计算机信息处理等技术——发展成熟的前提下得到了飞速发展和广泛应用。随着科学技术的日益进步和工业生产的不断发展,要求对颗粒粒径的测量下限进一步延伸和对颗粒粒径的测量范围更宽广4。
上世纪九十年代，Pasternack等人利用了共振光散射技术(简称RLS）对生物及药物分子的含量进行了测定。该方法具有灵敏度高、仪器简单、选择性好、探针种类丰富等优点，目前广泛的应用于分析化学、物理化学、超分子科学及生物科学等领域。因此，RLS测定的新方法及RLS探针已成为分析科研人员在努力寻找研究目标。 目前，RLS探针有很多种，被广泛使用的有金属配合物、有机染料、表面活性剂、金纳米粒子等。表面活性剂是具有双亲结构的一类有机化合物，通过静电引力与其他物质结合。金纳米粒子因其具有特殊的物理化学性质，可以以共价键与含有巯基的药物结合或通过静电引力与其他物质结合，形成尺寸较大的粒子，从而引起共振光散射强度增加5。
随着生物医学的发展,对生物成像技术和成像分辨率的要求越来越高,纳米材料和技术被越来越多地应用到生物医学领域.各向异性的纳米多聚体由于具有较高的电子密度、较大的吸收截面、特殊的表面等离子共振光学特性、优良的生物相容性和化学稳定性而被广泛应用于生物成像领域6。随着人们对微观世界探索的不断深入,在纳米科技和生命科学等领域要求成像系统的分辨率达到微纳尺度. 远场成像技术具有工作距离远、无损伤等优点7。
研究展望
表面等离激元已经形成一门迅速发展的前沿交叉学科，其研究内容涵括了物理、化学、生物等众多学科，应用范围涉及了能源、信息、医药以及环境等多个领域，近年来已经逐渐从实验研究阶段走向实际应用阶段，并出现了一些商业产品，随着科技的发展，人们对表面等离激元的研究越来越广泛和深入，表面等离激元光子学出现了很多新的分支，例如石墨烯等离激元光子学，量子等离激元光子学等等．表面等离激元的应用范围也在不断拓宽，尤其是在信息技术领域具有非常重要的应用前景．由于表面等离激元能够真正地突破光学衍射极限，可以克服半导体电子器件的热耗散以及互连延迟等瓶颈问题，因而可应用于高度集成化的信息处理和传输；随着SPP光逻辑运算器件研究的深入和发展，表面等离激元将有望真正实现芯片上的光信息处理，在信息技术领域迈向实际应用．例如生物/化学传感器、表面等离激元激光、光开关器件以及表面等离激元光逻辑运算,等等。为了达到对超细颗粒的测量,世界一些主要激光测粒仪制造厂商在原有小角前向散射测粒仪的基础上,先后提出通过增大探测散射角范围和增设大散射角探测元件的构想,引入侧斜向散射测量手段(FSBS)。利用金属纳米结构实现增强光透射的特性,有利于实现新型的光电器件如滤波器、透明导体、光耦合器,传感器和新型光源等。
1. 童廉明, 徐红星. 表面等离激元——机理、应用与展望[J]. 物理, 2012, 41(9):582-588.
2. 张向楠. 基于表面等离激元的金属复合纳米结构设计及光学特性研究[D]. 江西师范大学, 2015.
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
