Surface Plasmon Resonance of Metallic Nanostructures

在特定條件下，入射光的部份能量可以轉換成金屬奈米結構中自由電子的整體運動(collective motion)，而產生的表面電漿子共振(surface plasmon resonance)，此現象在金屬奈米結構的附近，會有極強的近域(near field)電場放大，及遠場的強散射作用。為研究此現象對光波在一維金屬奈米陣列中傳遞的影響，以及其他奈米光導結構與光的交互作用，本研究擬針對電磁波(紫外線、可見光、近紅外線範圍)與多顆金屬奈米散射體作用的二維電磁場散射問題，開發邊界元素法計算軟體，並以生化合成技術連接兩顆金屬奈米粒子，形成雙子(dimer)結構，以吸收光譜的實驗與數值模擬結果比對，研究表面電漿子共振對生化檢測之可行性。數值模擬部份:推導出電磁波與多顆金屬奈米散射體作用的二維問題的電磁場表面積分方程式，並開發出邊界元素法計算軟體。以分析表面電漿子共振對光波在一維金屬奈米陣列中傳遞的影響，此外計算雙子結構的遠場散射截面並與時驗比對。另外設計出新的光子晶體結構─多顆金屬奈米結構與高折射材料的奈米結構的組合。實驗部份:以遠場光散射的方式，量測含有分散的金屬奈米粒子(例如金或銀)的溶液對入射光的吸收光譜，並且將金屬奈米粒子表面改質，接上特殊官能基使其能與特定的分子或蛋白質結合。當混入特定分析物(analyte)時，因具有雙官能基而分別與兩顆金屬奈米粒子表面的官能基結合，從而連接兩顆金屬粒子，形成雙子結構。由於官能基長度固定，使得整體溶液中充斥著許多相同的雙子，此兩顆非常靠近的金屬奈米粒子會因相互的表面電漿子耦合，而造成整體溶液的吸收光譜改變，量測此改變並與數值模擬比對，進而研究其於生化檢測之可行性。

Project ID:PB9503-0024
External Project ID:NSC95-2221-E182-002