“软物质(Soft matter)”是de Gennes在诺贝尔物理学颁奖演说时首次被提出,此后软物质被大家越来越所认识和重视。软物质又称软凝聚态物质(Soft condensed matter)或称复杂流体(Complex fluid),是指处于固体和理想流体之间的复杂物质,一般由大分子或基团(固、液、气)组成。这类物质与普通固体、液体和气体大不相同。流体热涨落和固态的约束共存导致了软物质的新行为,体现了软物质组成、结构和相互作用的复杂性及其特殊性。软物质在纳米到微米尺度(1～1000nm)范围内,通过相互作用可形成从简单的时空序到复杂生命体一系列的结构体和动力学系统。　　 软物质与人们生活密切相关,如橡胶、人造纤维、洗涤液、药品和化妆品等等;在技术上有广泛应用,如液晶、聚合物等;生物体基本上由软物质组成,如细胞、蛋白质等。软物质的丰富物理内涵和广泛应用背景引起越来越多物理学家的兴趣,是具有挑战性和迫切性的重要研究方向,已成为凝聚态物理研究重要前沿领域。软物质包含的范围十分广泛。我们将重点研究了胶体晶体、电流变液相关的的应用。接下来我们具体介绍我们在这些软物质领域相关的工作。　　 第二章,我们研究一类非常有意义的胶体晶体材料。它是一种多层胶体晶体,每一层由金属介电纳米电颗粒均匀分布在基质中,层与层的材料特性呈梯度变化。我们调查了多层胶体晶体的有效非线性光学响应和电场分布。我们分别从数值和解析两种方法进行研究,对其中的材料介电参数,分别从Drude模型和实验数据进行了对比,来证实我们的模型及结论的有效性。我们发现电场分布可以通过恰当地选择入射频率来调控。通过调节入射角频率,电场分布的峰值可以定位于不同的层内。同时,梯度控制的电场对有一个宽等离带的非线性增强给出了一个好的理解。　　 第三章,我们研究胶体晶体的微结构转变效应对光子带结构的影响。利用电流变效应制备的三维胶体晶体在电场作用下,它的晶格结构可以从体心四方晶格转变为其他品格。我们引入了一个参数来描述晶体结构转换的这种连续变化,考虑了各种不同介电常数配比下,出现全带隙的情况。我们计算了这类具有晶格结构转变的晶体的光子带结构,并证实对一些转变过程中的中间结构确实存在光子全带隙。因此,人们可以利用电流变效应来实现特定的光子晶体,它们拥有源自场感应结构转变的光子带隙。　　 第四章,我们研究了金属颗粒间的强耦合作用下的光学响应。用多镜像方法考虑了颗粒间耦合相互作用。发现对相同的银金属颗粒,消光光谱出现了两个峰,其中一个波长较低的峰由金属颗粒间的强相互作用导致。对于大小不等的金属颗粒的光学响应,金属颗粒间强相互耦合对大颗粒的等离激元共振峰有可忽略的影响,而对于小金属颗粒具有重大影响。对于小金属颗粒,当颗粒靠的比较近的时候,颗粒之间的强耦合相互作用占据了主导地位(强耦合相互作用引起的等离激元共振峰的强度远远大于单颗粒引起的等离激元共振峰),随着颗粒间的间距逐渐增大,颗粒间的强相互耦合作用逐渐减弱,因而由相互作用导致的等离激元共振峰逐渐减弱,直至消失,同时单颗粒情况下引起的等离激元共振峰占主导地位。因而,以上的结论也为改变金属颗粒的等离激元共振峰提供了一种可行的方案。我们可以通过在金属颗粒的周围分布大金属颗粒,通过调控颗粒的密度(间距),从而可以有效改变等离激元共振峰的强弱。这将具有一定的应用价值。