金纳米环(1)金纳米环(2)和金纳米盘入射光的偏振方向
纳米等离子体在分子检测、生物传感、材料学、医学等方面有着广阔的应用前景，近年来可控形状及尺寸的金属纳米粒子的制备、表征技术及其特殊的光学性质的研究成为纳米材料研究领域的热点。金属纳米粒子的光学和电学性质与其表面的等离子共振(SPR)性质密切相关, 等离子共振中的消光现象是由纳米颗粒对光的吸收和散射造成的，并在金属表面产生局域表面增强电场，这是对表面增强拉曼散射(SERS)一个很重要的物理解释。局域表面等离子体共振(LSPR)和表面增强拉曼散射(SERS)效应依赖于纳米粒子的材料、形状、尺寸、粒子之间的距离、以及环境的介电常数。某些情况下，基底纳米结构尺度的微小变化，可能导致表面增强因子几个数量级的改变。
目前，金属纳米粒子制备已经非常成熟，不同尺寸及形状(包括球状、棒状、三角状、棱柱体、立方体等)的金和银纳米粒子已相继制备出来。Ungureanu等采用离散偶极子近似方法(DDA)研究了球状、棒状、三角状、棱柱体状的金纳米结构的等离子体共振消光峰，发现随着长径比增大等离子体共振消光峰发生红移；吴大建小组采用Mie散射理论，研究了壳层厚度变化、内核尺寸变化及内核介质变化下金纳米球壳状结构的吸收光谱。对于环状的金纳米结构，目前许多研究小组已经用各种方法成功地制备出了不同尺寸的金纳米环，例如，Aizpurua小组采用光刻技术制备出直径约120nm和金纳米环和金纳米盘，Hao等采用相同方法制备出直径约530nm的金纳米环，Liu等采用化学方法制备了300nm左右的金纳米环,Sheridan等采用光刻技术制备了开口金纳米环，并采用时域有限差分(FDTD)方法模拟了其表面电场分布，Barbillon等人还成功地将金纳米盘的局域表面等离子体共振效应应用到生物检测中。金纳米环的消光系数高于壳状，直径约几十纳米环状金纳米粒子具有比壳状和盘状等更为奇异的光学和电学性质，从而导致它们在光电子器件和生物医学等领域中巨大的应用潜力。
西南交通大学物理科学与技术学院孙中华等人采用离散偶极子近似方法(DDA)研究了两种不同形状的金纳米环结构的消光光谱及其近电场分布，研究了等离子体消光峰的红移、蓝移现象及消光系数与结构参数之间的关系，并与盘状的金纳米结构进行了比较。在等离子体共振峰波长入射时，金纳米环结构比金纳米盘结构产生更大的局域增强电场分布，横截面为圆形的金纳米环结构比横截面为矩形的结构具有更大的局域增强电场分布，更适合作为表面增强拉曼散射的衬底。