采用快速热退火方法制备了尺寸较小、密度较高的银纳米颗粒阵列，其面密度在一定区间可调控。通过实验测得银纳米颗粒阵列的远场反射和透射谱，进一步经理论数值变换，研究了所制备银纳米颗粒阵列的吸收、散射及消光特性。从谱线的变化趋势可知，当银纳米颗粒阵列的面密度不断增大、即颗粒间距逐步减小时，所产生的局域表面等离激元共振的波长发生红移；而且相邻金属纳米颗粒的耦合作用越强，波长红移越明显。该方法为分析高密度、小尺寸，特别是粒子间存在耦合的金属纳米颗粒阵列的等离激元特性提供了有效参考。

主要研究了不同结构参数对金属纳米表面等离子激元辐射增强的影响,以提高入射电磁波与金属表面自由电子的耦合效率。对Au、Ag纳米颗粒进行了数值模拟,比较了不同形状金属纳米颗粒的局域场增强。与其他结构相比,球形金属纳米颗粒具有更显著的局域场增强效应。通过改变球形金属纳米颗粒的各个参数进行Purcell分析,结果表明:沿极化方向的长轴尺寸、垂直于极化方向的短轴尺寸、环境材料的折射率以及光源距纳米颗粒的距离都会极大地改变金属纳米表面等离子激元共振辐射增强的效果,且会对共振波长的位置产生极大影响。最后对具有椭球壳结构的金属纳米颗粒进行了模拟,发现随着椭球壳内填充介质的折射率和椭球壳厚度改变,辐射强度都表现出不同程度的增强。

理论分析了贵金属纳米颗粒介电函数的尺寸及温度修正，考虑环境介质折射率的色散及随温度变化关系，计算了温度变化环境中Au纳米球的光学性质.结果表明，体相和纳米Au金属介电函数实部均随着温度升高而增大，而体相材料和纳米Au介电函数虚部表现出不同的温度特性; 对于纳米球的光吸收效率，温度升高，纳米球的吸收峰峰值增大; 对10~100 nm的Au纳米球吸收效率的温度灵敏度分析表明，Au纳米球的光吸收效率温度灵敏度随粒径增大而减小.

设计了一种新型的亚波长透明金属结构，该结构由一层六角晶格排列的椭球形金纳米颗粒沉积在金膜上构成。使用时域有限差分法计算了该结构的透射特性，发现该金属结构具有强的光学透明现象。随着椭球纵横比或金膜厚度的增加，共振透射峰出现明显的蓝移，且透射率发生显著变化。此外还发现，金纳米椭球颗粒阵列位于金膜上表面时的透射率比位于下表面时的透射率要大。

研究了倒置器件结构以及CdSe量子点发光材料与金属纳米粒子之间的相互作用对量子点的电致发光性能的影响。利用TiO2作为电子传输/注入层，成功地制备了倒置结构的量子点电致发光器件。通过对单载流子器件电压-电流特性的分析，证明了ITO作为阴极到TiO2的电子注入特性与Al作为阴极时的效果几乎相同。观察到金属纳米粒子产生的局域等离子体效应提高了器件的效率，使得效率随电流增大而降低的速度明显减小。在电流密度为200 mA/cm2时，电致发光器件的效率大约提高了42%。

采用离散偶极子近似(DDA)方法，研究了单体银纳米粒子和银纳米粒子阵列的光谱特性。研究结果发现，单体银纳米粒子的表面等离子体共振消光峰的位置随着周围介质折射率和粒子尺寸的增大逐渐红移，并且消光光谱的峰宽也越来越大。当银纳米粒子正方阵列的周期接近单体的共振波长时，阵列的消光光谱中会出现尖锐的共振峰，改变粒子尺寸的大小可以发现消光光谱中共振峰的峰值和位置有大幅度地改变，通过改变阵列在平行和垂直于入射光偏振方向上的周期，可以调节二维长方阵列共振峰的峰宽和峰位。该研究为纳米粒子在光学显微镜、生物传感元件、数据存储等领域中的应用提供有效地理论参考。

单纳米粒子的LSPR光学生物传感器具有空间分辨率高, 可植入生物的细胞和组织里, 检测所需要的剂量少等优势。本文提出一种十字星形的纳米粒子结构以进一步提高单纳米粒子LSPR光学生物传感器的信号强度。模拟和分析表明, 十字星形纳米粒子的消光效率远远高于相同结构尺寸的菱形或三角形纳米粒子的消光效率, 为发展新型结构单或阵列式的金属纳米粒子LSPR光学生物传感器提供了参考依据。

金属纳米粒子的光学性质与金属纳米粒子的组成、形状、尺寸及周围的介电常数有关。利用时域有限差分法研究菱形纳米粒子的尺寸与其消光特性关系, 发现粒子尺寸的大小对其消光谱共振峰有较大影响, 随着粒子尺寸的增大, 消光谱共振峰可分裂成两个或多个共振峰。而且在可见光范围内波长大于480 nm的区域, 表面等离子体共振峰是偶极子激发模式; 而在波长小于480 nm的区域, 共振模式则比较复杂, 有偶极子模式, 也有多极子模式。计算表明, 波长为480~ 600 nm区间与波长大于600 nm的区间, 菱形纳米粒子的尺寸对消光光谱的峰值和谱线宽度影响不同。在波长为480~600 nm之间, 短轴为140 nm时, 其消光效率最高。