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热点(Hot-spots)技术是一种利用光与金属纳米结构相互作用使电磁场高度局域并产生增强效果的技术。由于其超高的电磁场强度和纳米级别的尺寸使其在微弱信号增强、超分辨成像、生物传感等方面拥有广泛的应用前景。基于紧聚焦激发的SPPs与金属纳米颗粒的LSP杂化耦合能够在gap区域产生能量高度局域的 hot-spots结构,而且该杂化耦合场能够对金属纳米颗粒产生很强的梯度力作用,从而使其被束缚在光斑处,完成对金属纳米颗粒的捕获与操纵。由于金属纳米颗粒的可操纵性保证了 hot-spots在二维平面内的任意移动。因此该结构在确保 hot-spots高增强因子的条件下,还同时具有光镊的灵活性,除此之外这种基底结构具有制作简单、可重复性高等优势。本论文系统研究了基于 SPPs与金属纳米颗粒的 LSP杂化耦合产生的 hot-spots的增强效果及其在光操纵、SERS中的应用。 论文的第一章对hot-spots进行了概括性介绍,通过对现有几种产生hot-spots的方法及其应用范围的介绍,阐述了现有方法存在的局限性,揭示了产生具备灵活性、可操纵性、高重复性的高增强因子hot-spots的必要性和紧迫性。 第二章针对论文需要用到的表面等离激元和局域表面等离激元的基础知识做出了分析介绍,回顾了SPPs的产生和发展历程。通过对SPPs色散方程的推导说明了激发SPPs的必要条件是满足波矢匹配条件。最后对LSP的激发及其产生hot-spots的能力做出简单介绍。 第三章详细分析了线偏振光通过紧聚焦方式激发SPPs与金纳米棒相互作用在gap区域产生能量高度局域的hot-spots结构,利用hot-spots处的杂化场产生的强梯度力成功实现了对金纳米棒的捕获、旋转等操纵。理论分析了杂化场对金纳米棒的吸引力和力矩的作用,剖析了激发光偏振方向与纳米棒长轴之间的夹角对其对受力、力矩的影响。最后利用 hot-spots的杂化场提供的梯度力实现了将纳米棒摆出不同角度燕尾形结构的应用。 第四章主要针对径向偏振光紧聚焦激发的 SPPs与金纳米球相互作用产生hot-spots形成纳米光源对拉曼光谱的增强进行了分析。理论分析了不同尺寸金纳米球与 SPPs的杂化带来的增强效果,通过自主搭建的光路系统实现了动态hot-spots基底对Rh6G拉曼信号的增强,并分析了其理论分辨率能够达到超分辨成像水平。最后针对动态gap结构无法实现hot-spots在z方向的调节提出基于dimer结构与SPPs耦合产生hot-spots在z方向上位置、大小动态可调的新型基底结构,并理论分析了其增强能力与调节能力。 最后一章为总结与展望,对本文的主要工作进行了总结,并对可开展的进一步工作进行了展望。