利用金纳米颗粒表面等离子体共振实现荧光增强
最近中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）光物理重点实验室李志远研究员领导的课题组，在金属纳米结构中光和物质相互作用物理的理论和实验研究上获得系列进展。
在利用金属纳米结构的SPR效应增强分子的荧光辐射效率上，激发波长的位置决定了SPR和荧光分子的激发效率，而SPR波长与荧光辐射波长的匹配程度又决定着荧光分子的辐射效率。传统的实验研究只采用单个SPR模式，无法同时匹配荧光分子的吸收和发射峰，能产生最高“激发-辐射”效率的SPR波长既不与激光的激发波长重合，也不与荧光分子的辐射波长重合，而是介于两者之间，因而，增强效果有限。李志远和李家方副研究员、博士生刘思耘等首次提出并实验验证了双SPR波长匹配的荧光增强物理机制。将金纳米棒的横向和纵向SPR波长分别与荧光分子的激发和辐射波长匹配，使荧光分子的激发和辐射效率同时达到最大，即获得最强的“激发-辐射”效率，最大增强因子达到20倍之多。此外，他们发展了一种薄膜拉伸方法来定向排列群体金纳米棒复合纳米颗粒，使大量金纳米棒的长轴沿同一方向排列。群体金纳米棒的特性与单个金纳米棒非常近似，但操控能力大大增强，可实现对金纳米棒周围荧光分子的辐射调控（包括发光强度和辐射偏振等等），具有高效率、低成本和高产率等优势。利用这种定向排列的金纳米棒复合纳米结构可以将窄线宽的圆偏振激发光，方便快捷地转换为高效率、宽波带的线偏振光。相关工作发表在2013年的J. Phys.Chem. C 117, 10636-10642 (2013)和 Adv. Opt. Mater. 1, 227-231 (2013)上。