随着科技进步,对光子学器件小型化、集成化的需求更加迫切,纳米材料作为其核心技术,越来越受到人们的关注。基于上述原因,本人选择了《新型纳米结构体系的光学特性研究》作为博士论文题目,以其巩固所学知识,探寻新的发现。本文的主要研究目标可分为两个方面,一是研究基于贵金属银(Ag)纳米颗粒附着在半导体材料二氧化钛(TiO2)纳米线上的复合体纳米材料的制备及其线性、非线性以及光催化特性；二是采用创新的化学合成方法制备了具有独特形貌的贵金属银纳米颗粒,并初步研究了其光学特性,获得了重要的发现。具体研究内容与创新点如下：1、利用一种简单的水热合成方法成功制备了形貌均匀的锐钛矿型TiO：纳米线,通过改变反应条件发现煅烧时间和煅烧时所通气体对产物形貌和组分的影响。通过在溶液中还原硝酸银(AgNO3)使得TiO2纳米线外表均匀包裹了一层Ag纳米球形颗粒,进而研究了包裹浓度对其线性光学吸收性质的影响,发现随着包裹Ag纳米颗粒浓度的增加,复合体材料的线性吸收峰位发生红移,吸收强度也随之增加,但是当Ag纳米颗粒浓度继续增加直到超过一定阈值时,吸收峰位反而出现蓝移,研究认为,这个现象的发生与表面等离子体的耦合作用密切相关。该研究结果将会在光开关等相关领域中具有广阔应用前景。2、利用Z扫描方法对TiO2纳米线和包裹Ag纳米颗粒的TiO2纳米线复合体材料的非线性光学吸收性质进行了详细分析研究,并获得重大成果。实验数据表明它们的非线性吸收系数随入射光的强度的改变而发生明显变化,其中,我们首次发现TiO2纳米线的非线性吸收随着光强增加呈现了由反饱和吸收向饱和吸收转变的现象,这种现象可以归结于双光子吸收和基态漂白作用的竞争结果。但是在包裹了Ag纳米颗粒后,则反饱和吸收现象消失,而在任何光强下均呈现出饱和吸收,这是因为Ag纳米颗粒的加入抑制了双光子吸收过程。3、对TiO2纳米线和包裹Ag纳米颗粒的TiO2纳米线复合体材料在紫外光下的光催化作用进行了对比研究,发现包裹Ag纳米颗粒材料的光催化特性有明显提升,并且存在一个最佳包裹Ag纳米颗粒的浓度,在该浓度下,材料的光催化效率达到最大。4、在以上研究发现的启发下,又利用自主创新的化学方法合成了几种Ag纳米颗粒材料(纳米球、Micky形三聚体),且详细记录了合成方法、表征了形貌结构以及初步研究了其线性、非线性光学性质。实验结果表明,材料制备简易、形貌平滑、结构完好、性质优良,可以为进一步超快光学实验提供基础。