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金属纳米粒子特殊的光学性质主要体现在局域表面等离子共振(LSPR)上:其内部自由电子的集体振荡能吸收或散射入射光子,对特定波长的入射光能够产生共振吸收或共振散射,同时在粒子表面附近的电场强度能得到极大的增强。因此,由LSPR而导致金属纳米粒子及其复杂结构在表面增强技术、分子探测技术、生物传感、医学药物、太阳能电池等方面具有广阔的应用前景。 本文采用离散点偶极子近似方法(DDA),辅以DDSCAT7.22源程序包计算了Ag纳米单体球和SiO2/Ag的核壳结构纳米单体球的光学性质,得到与已有文献比较一致的结果。总体来说,对于尺寸较小的粒子其消光以吸收效应为主,对于尺寸较大的粒子其消光以散射效应为主。当粒子尺寸较小时,其消光谱出现偶极等离子体共振峰;随着粒子尺寸增大,消光谱的偶极等离子体共振峰红移、展宽,在短波长处出现高多极等离子体共振峰。对于Ag纳米单球体,其光学性质主要与粒子尺寸有关,在共振波长的入射光的照射下,在粒子的特定部位发生强烈的电荷振荡效应和聚集现象;对于SiO2/Ag的核壳结构纳米球体,其光学性质除了与粒子尺度有关外,还与壳层厚度有关,在共振波长的入射光的照射下,主要发生电荷从壳层向核内部跃迁转移的现象。无论是电荷的聚集还是跃迁,在粒子的附近或者内部区域都产生局域场增强的现象。 对于Ag纳米双球体和SiO2/Ag的核壳结构纳米双球体,它们的光学性质受粒子的形状和尺寸、入射光偏振方向以及粒子双球的球面间隔等因素的影响。而且调节这些因素可以改变等离子体共振峰的峰值、峰宽和峰位。研究发现,当入射光的偏振方向平行于粒子的排列方向时,两球体之间的球面间隔越小,两球体之间的耦合作用越大,并在两球体之间出现很强的场增强区,即所谓的“热点区”,此区域有相当高的增强场。