双层复合式等离子纳米结构大幅增强光场

双层复合式等离子纳米结构大幅增强光场

　　 贵重金属纳米粒子能大幅增强电磁场，这个现象在非线性光学、操控微小物体以及生化感测等科技术领域有很多应用。最近英国曼彻斯特（Manchester）大学及艾赛特（Exeter）大学的研究人员开发出一种新的双层复合式等离子纳米结构（plasmonicnanostructure），这种由两个不同尺寸的圆盘堆栈而成的结构，能够更进一步增强电磁场。

　　 研究团队的领导人曼大的Sasha Grigorenko表示，他们所设计的新结构是利用所谓的串级增强（cascadeenhance）方式增强电磁场，单一的贵重金属纳米粒子已能增强电磁场，但是他们证明加入第二个较大的纳米粒子后能增强更多。过去已有研究尝试在随机分布的纳米粒子的热区（hotspots）中达到串级增强，然而他们的新结构提供了更易于操控且更可靠的电磁场增强方式。他指出，这是一种共振作用，因此两个粒子的大小都必须调整到最佳值，以得到最大的电磁场。

　　 研究团队使用电子束微影来制作他们的复合结构，并研究了两种不同的设计─直塔型（tower-type）结构与宝塔型（pagoda-type）结构，两种结构都能产生增强超过50倍的光场，这是由于电磁能量经由外观状似光学夫奈耳透镜（Fresnellens）的设计被传送至较小的纳米粒子，只不过这个透镜状结构是由纳米金粒子所构成。

　　 研究人员在纳米构周围覆盖一层荧光染料，再以扫描式共焦显微镜（scanning confocalmicroscope）测量此结构被光照射后所发出的荧光，以得到场增强的讯息。他们扫瞄了显微镜的焦点位置，得到局域光强度分布图。

　　 Grigorenko表示他们正计划制造三层复合纳米结构，理论预测这种结构还会进一步增强电磁场，然而他们所遇到的主要挑战将是如何在10-20nm这样小的区域内可靠地测量光场强度。