纳米颗粒自组织成长程有序的三维结构是开发先进人工光学材料的关键。液晶具有长程取向有序和流动性,因此是将微纳米颗粒组织成长程有序结构的有潜力的材料。本论文研究了分散在液晶中的具有长程有序性的表面等离子体纳米材料的自组织。液晶在这一过程中作为“智能流动载体”带来了不同程度的取向和位置有序,为胶体自组织提供了流体模板,并且很容易对外界刺激例如电场和磁场起响应。具体内容如下：首先,将纳米颗粒无聚集的分散在液晶中是本领域的一个难题。本研究实现了稳定的高浓度表面等离子纳米颗粒和液晶复合物,并利用向列相、胆甾相、六角相和层状相液晶作为载体,实现了纳米颗粒在液晶中具有正、负序参量的自组织。其次,本论文研究了表面等离子纳米颗粒和液晶基元相互作用的物理过程,并基于表面锚定作用提出了一个物理模型来解释纳米颗粒在液晶中的正、负序参量的排列方式,此模型和这种有机-无机混合材料的自组织和有效媒质光学效应符合得很好。此外,本论文用Onsager理论解释了实验中观察到的纳米颗粒在纤维素纳米晶液晶中的排列效应和有限相溶效应。第三,我们测量了这种表面等离子体纳米颗粒在液晶中的独特的光学性质。经过液晶排列后的纳米颗粒具有很强的偏振相关局域表面等离子体效应,表现为偏振相关消光、散射和双光子荧光效应,这个和纳米颗粒在各向同性溶液中表现出来的光学性质截然不同。总之,本论文展示了用液晶排列纳米颗粒的方法在今后开发可调的大面积光学特异材料和表面等离子体光学元件方面具有巨大的潜力。