在表面等離激元學中取得系列進展

表面等離激元光子學(Plasmonics)在現代光電器件的發展中起到日益增強的重要應用，可望用于提高電子器件的運算速度及克服光子器件的尺寸瓶頸。表面等離激元（Surface Plasmons）是由材料體系費米面附近電子躍遷所形成的特殊電磁場行為，表現為金屬、介質界面電子的集體振蕩，具有電磁場增強效應、熱吸收效應等，可應用于傳統納米尺度光電子器件，并有效增強其光電特性。

beat365官方网站朱星-方哲宇課題組，依托人工微結構和介觀物理國家重點實驗室，從2006年起，系統研究了表面等離激元在金屬納米結構中的聚焦增強（ACS Nano 2010,4,75）、相位調制（Nano Lett 2011,11,893）、法諾共振（Nano Lett 2011,11,4475）等基本特性，并利用納米光學天線和經典傳輸線理論，實現了表面等離激元增強波導（Nano Lett. 2011,11,1676），并為未來納米光學回路的構建奠定了實驗和理論基礎。以上工作分别被Nature出版集團的NPG Asia Mater.,德國Nanowerk，國内科學網等學術、新聞媒體進行了特色推薦及報導。

最近方哲宇百人計劃研究員和朱星教授應國際著名期刊《先進材料》邀請，發表了有關表面等離激元光子學研究進展的綜述文章（Plasmonics in Nanostructures, doi:10.1002/adma.201301203)，對課題組和國際表面等離激元光子學的最新進展進行了回顧和評述。

2012年初，該課題組和美國、西班牙等研究學者合作，共同研究了石墨烯表面等離激元學( Graphene Plasmonics)，是該學術領域最早的研究者之一，研究内容包括利用金屬納米天線實現石墨烯增強光電探測（Nano Lett. 2012, 12, 3808; Nature Comm. 2013, 4, 1643），及利用表面等離激元在衰減過程中産生的“熱電子”實現對石墨烯的有效電摻雜過程（ACS Nano 2012, 6, 10222）。更為重要的是課題組還發現石墨烯作為一種半金屬，其本身的載流子濃度也能激發局域表面等離激元共振，并可以通過外加門電壓實現調控（ACS Nano 2013,7,2388 期刊封面），上述工作被Science、Nature Physics等學術期刊做重點評述，評論學者認為課題組開創了“Graphene Plasmonics”這個新的研究領域，相關工作同時也被美國C&E News、德國Nanowerk，國内科學網等新聞媒體進行報導，一年内引用及評論已近百次。

表面等離激元除了有散射增強效應之外，還有很重要的熱吸收效應，在生物傳感、藥物輸送、癌細胞殺滅、細菌消毒、廢水蒸餾等方面已有很多的應用。近期，課題組首次結合利用暗場顯微術和拉曼顯微術，研究了直徑為100nm的單個金屬球的表面溫度，以及在水環境中産生納米氣泡并最終形成蒸汽的過程（Nano Lett. 2013, 13, 1736），該研究對表面等離激元高溫殺毒有直接的指導意義，為未來該研究方向确定了基本實驗參數和标準。該工作發表後即被IOP出版集團的Nanotechweb網站做重點評述和推薦。

這些研究工作得到了人工微結構和介觀物理國家重點實驗室、國家重大科學研究計劃和國家自然科學基金的資助。