金、银、铂等贵金属纳米材料具有独特的局域表面等离子体共振特性(LSPR),在可见-近红外谱段展现出强烈的消光特性,使其在生物传感、成像、检测、药物运输以及纳米医疗等生命科学领域有着广阔的应用前景。纳米颗粒物的LSPR性能强烈依赖于其粒径、形状等结构参数,然而仅通过改变结构单一的颗粒的尺寸却很难实现谱线的大幅度红移,(例如直径为50 nm的球型金纳米颗粒物其消光谱线在532 nm,而加大粒径到100 nm,其谱线仅红移到570 nm),而形状结构上的改变被证明具有更为敏感的谱线响应,因此变化多样的形状结构得以大量制备和研究。其中金纳米棒尤为抢眼,作为分子探针的标记物其在生化以及临床基础研究中发挥了重要的作用,这是因为纳米棒良好的近红外波段的光学性能可以有效的避开水的吸收干扰、具有更深的穿透深度等。突破球对称,纳米棒在结构上形成长、短轴,具有更多的可操控结构参数,且仅通过微小改变结构参数(例如棒长与直径的长径比)即可获得宽带的谱线调整范围。在入射光的作用下,光的电场矢量分别在长、短轴上引起偶极子共振,激发出低能级和高能级两个LSPR模式,表现为两个共振峰。其中近红外波段的谱线性能对应于电场矢量在长轴上的贡献。为了获得该波段最佳的光学性能需要光的电场矢量(偏振方向)平行于长轴,以便产生最优的局部增强电场。然而金纳米棒作为探针使用时,其在空间处于随机任意姿态,这就给偏振态的匹配和后续处理造成了困难,如何减弱甚至去除偏振态的影响而自动激发纳米棒的近红外特性在传感和成像应用领域极为期待。为此本文针对应用领域的这一问题,仿真研究利用纳米粒子间的共振耦合作用补偿纳米棒在短轴方向缺失的近红外光学性能,以实现弱化偏振态影响的近红外性能激发。对于非球型的纳米颗粒物,经典的Mie散射解析解不再适用,为此本文基于有限元法,利用COMSOL Multiphysics软件建立模型对所研究问题进行数值求解。纳米颗粒物的LSPR共振耦合一直是业内的一个热点问题,基于分子轨道理论开展了大量的研究,多数集中在同构二聚体结构,而为了控制尺寸和保证近红外谱段的获得,本文基于前期的结构筛选确定了纳米棒与芯壳颗粒构成异构二聚体,因为这两种结构都具有近红外性能优异的特点,虽然已有文献报道了纳米棒与纳米球间作用的实验数据,然而对于这样的异构二聚体的作用机理不明确,本文建立模型研究两者的作用方式。借助文献中报道的纳米棒与纳米球相互作用的实验数据验证模型的正确性,后通过该模型讨论了纳米棒与芯壳纳米结构颗粒物的相互作用规律。基于该规律本文提出纳米棒中点与纳米芯壳结合进行短轴性能的补偿,仿真数据表明该方法在弱化偏振态方向影响方面具有令人满意的结果。该模型显示当纳米芯壳颗粒偏离棒中点位置时,由于两者的LSPR作用,而产生两个峰值,该峰值差与两个颗粒物的结合点具有对应规律,在确定分子结合位置方面具有潜在的应用价值。为了进一步优化性能,本文基于纳米棒与纳米芯壳的作用规律,提出了展望优化结构:将纳米壳颗粒环绕棒中点绕行全周形成棒-环结构可实现更好的弱化效果。