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核壳结构的复合纳米粒子,尤其是以绝缘体为核以金为壳的复合纳米粒子,通过改变内核材料的介电常数、金属纳米颗粒的大小和核壳的相对尺寸,可以实现很宽波段内(可见到近红外区间)的表面等离子体共振、局域电场增强以及二次谐波增强等特性的可调谐。该可调谐特性在传感器、光学定标、光热疗、癌症检测以及生物组织成像等领域都有广泛的应用前景。 本文首先从Maxwell方程组出发,根据纳米粒子与光波相互作用的准静态近似理论,给出了核壳结构复合纳米粒子的表面等离子体共振消光截面、局域电场增强因子以及二次谐波增强因子的表达式。然后我们采用数值计算详细分析了以绝缘体材料为核以金为壳的核壳结构的光学性质,并对比核壳组分的次序被颠倒时(也就是以金为核以绝缘体材料为壳的结构)这两类复合纳米粒子的绝缘体材料的介电常数,复合纳米粒子周围环境的介电常数以及内核尺寸与壳层厚度等参数的变化对表面等离子体共振、局域电场增强和光学二次谐波增强的影响。通过对数值计算结果的分析,我们知道以绝缘体材料为核以金为壳的复合纳米粒子在共振波长范围方面具有更高的可调谐性,共振波长很容易调节至近红外区。最后,我们以Au2S核Au壳的复合纳米粒子为例,具体分析其内核半径与壳层厚度对二次谐波增强的影响,并给出核半径与壳厚度的比值X在3~10之间变化时,短波处二次谐波增强的共振波长一般在近红外区700~1200nm范围内,随X增大而近似线性增大。