恒元物理学讲座（第045期）：纳米粒子密集点阵中的局域表面等离激元、电子输运及其纳米传感器应用

讲座内容：纳米粒子点阵的光、电、磁特性质与点阵中纳米粒子的面间距密切相关。当纳米粒子的面间距足够小，电子可以通过隧道穿透或热激活跳跃机制实现输运，产生电导。纳米粒子点阵的量子电导与纳米粒子的面间距灵敏地相关。我们通过精细调控团簇束流沉积过程，实现在1nm量级控制纳米粒子点阵中的面间距，并进而对纳米粒子点阵中的电子输运进行调控。我们研究了点阵在不同温度及纳米粒子覆盖率下的电子输运特征，并将其用于高灵敏度、宽量程、低功耗的氢气传感器和应变传感器的开发。金属纳米粒子在可见光激发下，可发生表面等离激元共振，导致入射光的电磁能量被集中于纳米粒子表面附近，形成巨大增强的局域场。纳米粒子面间距不仅可用以调控点阵的量子电导，而且可用于通过近场耦合调控点阵的表面等离激元共振和局域场增强。我们的研究还表明，表面等离激元的局域场对纳米粒子点阵中的电子输运也具有重要的影响。