洪昕 王晓强 李冬雪 商云晶

(大连理工大学,电子信息与电气工程学部,生物医学工程学院,大连 116024)

各向异性贵金属纳米结构所特有的表面增强电场和近红外性能在纳米光电和生医传感等领域具有重要的应用,但是其最佳光学性能的激发受限于结构姿态与光电场偏振方向的匹配.本文基于芯帽颗粒特有的两个表面等离子体共振模式,提出引入补偿结构,利用二聚体结构间的局部表面等离子体共振耦合作用补偿电场偏转时缺失的近红外性能,实现解除对激发光偏振方向的依赖关系.基于有限元法数值求解了光与三维复杂异构二聚体作用后的电磁场分布,分析了芯帽-芯壳异构二聚体间的作用模式,从理论上明确了补偿结构去除偏振依赖的机理.补偿后,芯帽异构二聚体可在任意姿态下产生稳定的近红外高吸收性能,在传感、成像、药物释放与光热疗法中具有广泛的应用潜力.

1 引言

金、银、铂等贵金属纳米颗粒具有很强的局域表面等离子体共振效应(localized surface plasmon resonance,LSPR)[1,2].在满足动量匹配的情况下,入射光可以直接激发LSPR 效应,使得存在于贵金属颗粒表面的自由电子随着光频整体共振,展现出强烈的光谱吸收和极大增强的表面电场[3].这些优异的光学性能使其在纳米光电子器件[4-6]、生物传感[7-9]与成像[10-12]等领域得到了大量关注和应用,尤其是其优异的光吸收性能更为恶性肿瘤的纳米光热疗法提供了强大的光热转换能力[13-15].但是若……