研究进展：表面等离激元研究新平台―掺杂金纳米棒的纳米光纤

得益于其尺寸和形貌相关的表面等离子体共振，金属纳米颗粒在生物化学传感、表面增强拉曼光谱、生物医学和纳米光子学等领域具有广泛应用前景。目前，金属纳米颗粒的表面等离激元共振激发一般采用自由光束照射方式。由于单个金属纳米颗粒的消光截面很小，且照射光束光斑相对较大，因此金属纳米颗粒表面等离子激元共振激发效率较低。另外，自由光束照射激发时，一般需要物镜或棱镜等来转折光束，难以实现结构小型化。

近日，光电系微纳光子学研究组博士生王攀同学（导师：童利民教授）等制备出掺杂有序排列金纳米棒的聚合物纳米光纤（如图1a），并首次实现了导波激发掺杂的金纳米棒的表面等离子激元共振（如图1b），在共振波长处，单个金纳米棒的激发效率高达70%，远高于常规激发方式，并简化了激发系统的整体结构，实现了一维传输光场与局域表面等离激元的完美结合。部分研究结果在“The 2nd International Conference on Frontiers of Plasmonics”国际会议上，获最佳论文奖。

在此基础上，研制成功基于单个金纳米棒的光学湿度传感器（如图1c），具有响应速度快、功耗低和尺寸小等优势，并展示了导波激发方式在金属纳米颗粒表面等离子激元共振研究和纳米光子学器件应用方面的优势。

研究结果发表在近期出版的《Nano Letters》期刊“P. Wang et al., Polymer Nanofibers Embedded with Aligned Gold Nanorods: A New Platform for Plasmonic Studies and Optical Sensing, Nano Lett. 2012, 12, 3145-3150.”。

该项研究的合作者为美国乔治亚理工学院夏幼南教授和永利集团88304官网生物系统工程与食品科学学院应义斌教授。研究工作得到国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金及现代光学仪器国家重点实验室资助。