局域表面等离子体研究进展

等 因素对局 域 表 面等 离子体 光谱 和 灵敏 度 的 影响 ， 析 了表 面增 强拉 曼散 射 的 增 强 因子 与金 分 属 纳米粒 子 的等 离子共振 波长和拉 曼激发 波 长之 间的 关 系， 绍 了局 域 表 面等 离子 体 在 生物 介
传 感 方 面的应 用．
［ 关键 词 ］ 域表 面等 离子体 ； 属 纳 米粒子 ； 曼散 射 ； 局 金 拉 传感
入射 光光 子 与 纳米 金 属 结 构 中 的 自由 电 子耦 合 匹 配 ， 成 表 面 等 离 子 体 共 振 （ ｕｆｃ ｌｓ ｎ 形 Ｓ ｒ ｅ ｐａｍｏ ａ ｒｓｎ ｎ ｅ Ｓ Ｒ） 局 域 表 面 等 离 子 体 共 振 （ ｏ ｅｏａ ｃ ， Ｐ 和 Ｌ— ｃｌｅ ｕｆｃ ｌｓ ｏ ｅｏ ａ ｃ ，Ｌ Ｐ ．目前 ， ａ ｚｄｓｒ ｅｐａｍ ｎｒｓｎ ｎｅ Ｓ Ｒ） ｉ ａ 围绕 Ｓ ｓ的相 关 物 理 机 理 及 应 用 展 开 了大 量 的 Ｐ
亚波 长尺 度光 与物 质相 互作 用 机理 及 相关 特 性 ，
取得 了 大 量 的 研 究 成 果 ， Ｐ Ｓ ｓ将 在 传 感 、 光 开 全
关 、 子集 成 电路 、 细 加 工 、 分 辨 成 像 、 光 微 超 隐身
色散 曲线 向右 移 动 ， 两 者 有 共 同 的频 率 和 波 即 数 ， 而 产 生共 振 ， 激 发 产 生 Ｓ ｓ Ｓ ｓ共 振 激 进 并 Ｐ． Ｐ
面 自由电子集 体振 荡 而产生 的 一种 表 面波 ， 而
贵金 属 如金 和银 等 ， 介 电 常数在 可见光 的 其
波段 具有 负 的 实 部 ， 部 较 小 且 是 正 数 ． 种 条 虚 这 件 能够 支持 Ｓ Ｒ ． １ 激 发产 生表 面等离 子 Ｐ 图 是 体示 意 图 ， 由图 １ ａ ． 以看 出 ，Ｐ 的 色散 曲线 （）可 Ｓｓ 位 于光波 色 散 曲线 的右侧 ， Ｓ ｓ的波 矢 大 于 同 即 Ｐ
面传播 传导 型 的 Ｓ ｓ 另 一 种 局 限 于纳 米 粒 子 表 Ｐ， 面 ， 为局 域表 面等 离子 体 （ ｏ ａ ｚｄｓｒ ｃ ｏ 称 Ｌ ｃｌ ｅ ｕｆ ｅｐ — ｉ ａ ｌｒｏ ｓＬ Ｐ ） Ｓ ｓ和 Ｌ Ｐ 都 具 有 表 面 局 域 特 ａｉ ｎ ， Ｓ ｓ ． Ｐ ｔ Ｓｓ
Ａｐ ．，２ １ ｒ ０１
第３ Ｏ卷
第 ２期
Ｖｏ ＿ Ｏ Ｎｏ ２ ｌ３ ．
局 域 表 面 等 离 子 体 研 究 进 展
赵 华君 ， 正 富 ， 东平 ， 程 石 张 东
（ 庆文理学院电子电气工程学院 ， 庆 重 重 永川 ４２ ６ ） ０ １０
［ 摘
要］ 阐述 了局 域表 面等 离子 体特 性 ， 属 纳 米粒 子 的常 用制 备 方 法 ， 金 以及 不 同形 状 、 寸 尺
２ １ 年 ４月 ０１
重 庆 文理 学 院学 报 （自然 科 学 版 ） Ｊｕ ａ ｏ ｈｎ ｑｎ ｎｖｒ ｔ ｏ ｒ ｎ ｃ ｎｅ Ｎ ｔｒｌ ｃｅｃ ｄｔｎ ｏｒ ｌ ｆ ｏｇ ｉｇＵ ｉｅｓｙ ｆ ｔ ａｄＳｉ ｃｓ（ ａｕａ Ｓ ｉ ｅＥ ｉｏ ） ｎ Ｃ ｉ Ａ ｓ ｅ ｎ ｉ
性． 因为各 自色散 关 系 的 不 同 ， 定 了它 们 是 两 决 种 完 全不 同 的激发 态 ． Ｐ Ｓ ｓ的 色散 是 一 种 传 播 模
式 ， 有一 维空 问局 域 性 ． Ｓ ｓ 域 在 各 种 不 同 具 ＬＰ 局
［ 稿 日期 ］０ ０—１ ２ 收 ２ １ ０— ０
渐衰 减 ，／ 衰 减长 度约 为 ２ ０ ｎ 如 图 １ ｃ 所 １ｅ ０ ｍ， （）
形 貌 的曲 面上 ， 色散 关 系一 般 和介 质形 貌 密切 其 相关 ， 是一 种非 传 播 模 式 ， 有 两维 的 空 间局 域 具
性．
透 射现 象 以来 ， 表面等 离子 体 （ ｕｆｃ ｏ ｒｏ ｓ Ｓ ｒ ｅｐｌ ｉ ｎ ， ａ ａｔ
Ｓ ｓ 及 其应 用 成 为近 年 来 光 学 领 域 的研 究 热点 ｐ） 之 一 ＿ ． 究 表 明 ， Ｐ 是 由入 射 光 激 发 金 属 表 ４ 研 Ｊ Ｓｓ
［ 图分类 号 ］ ６ ４ ［ 中 Ｏ１ 文献 标 志码 ］ Ａ ［ 文章 编号 ］６ ３—８ １ （ ０ １ ０ ０ ３ ０ １７ ０ ２ ２ １ ） ２— ０ １— ６
自 １９ ９ ８年 Ｅ ｂ ｓｎ等人 先 后 发 现 透 过 金 属 ｂ ｅｅ 膜 的纳 米孑 、 米狭 缝及 其 阵列 Ｌ 纳 具 有 增 强
发 时的波 矢关 系表 示 为
斗篷 等方 面应 用前 景广 阔 － ． ｏ
１ 局 域 表 面 等 离 子 体种 是 在连 续 金 属 膜 表 Ｐ存 一
ｋ＝ 詈、
．
（ １ ）
其 中 ， 是金 属 的介 电常 数 ， 是 和它 相邻 电介 。
示． 于 Ｌ Ｐ ， 与尺 寸 远 远小 于入 射 光 波 长 的 对 Ｓ ｓ光
质 的介 电常数． 是 入射 光频 率 ， 是 真 空 中的光 Ｃ 速． １ ｂ 图 （ ）为 Ｓ ｓ 振激 发 时 金属 一介 质 界 面 Ｐ共
处 的场 分 布 ¨ ． 导 型 Ｓ ｓ 传 Ｐ 沿金 属 电解 质界 面 的
和 ｙ 向可传播 数 十或数 百微 米 ， 方 而在 方 向逐
研究 ， 成 了 Ｓ ｓ亚 波 长 光 学 ． 领 域 主 要 研 究 形 Ｐ 该
频 率 自由空 间 中的 光 波 矢 ， 因此 ， 当光 波 直 接 由 空气 入射 到平 滑金 属表 面 时 ， 不能 激发 Ｓ ｓ为 并 Ｐ．
了使 Ｓ ｓ 与外 部 的光波 耦 合 ， Ｐ波 必须 采 用适 当 的 方法 ， 变 Ｓ ｓ 改 Ｐ 的色散 曲线 与光 波色 散 曲线 的相 对位 置 ， Ｓ ｓ的色 散 曲线 向左 移 动 ， 使 光 波 使 Ｐ 或