近年来，Rh纳米结构因在紫外波段有较强的局域表面等离激元共振（LSPR）效应，且材料的物理化学性能稳定，引起了广泛关注。以Rh纳米结构为研究对象，采用时域有限差分法系统地模拟并分析200~400 nm波段圆柱状Rh纳米阵列结构的消光特性和电场强度分布，以此研究Rh纳米结构的局域表面等离激元共振特性。结果表明：Rh纳米结构的LSPR特性与其直径、高度、间距以及周围折射率都有极强的相关性。通过这些参数的变化可以有效调制Rh纳米结构的LSPR共振波段，这对实现Rh纳米结构LSPR效应在紫外吸收、探测等相关领域应用具有重要参考意义。

铟锡氧化物（ITO）作为一种高掺杂的半导体材料，其材料介电常数零点波长位于近红外波段，且其在近红外波段的吸收损耗较小，因此ITO可以成为近红外波段理想的局域表面等离激元共振效应（LSPR）材料。采用时域有限差分法模拟长方体状ITO纳米棒阵列的LSPR效应，通过调整ITO纳米棒的载流子浓度、尺寸、间距以及衬底折射率实现其红外波段LSPR共振峰的有效调节。这对于扩宽ITO纳米结构在红外波段LSPR效应的应用具有重要的研究意义。

基于Mie理论分析单分散Au-Ag合金纳米球消光特性随粒径和波长的变化情况。在理论计算中，根据金属纳米颗粒中自由电子平均自由程的缩短效应对Au-Ag合金纳米颗粒的介电函数进行修正。基于消光特性提出了三种确定粒径和浓度的拟合公式，包括共振波长法、双波长消光法和改进的双波长消光法。结果表明，只要测得颗粒的消光谱，就能利用拟合公式反演颗粒的粒径和浓度。此外，对比三种方法的灵敏度和粒径范围发现，相比其他方法，共振波长法的原理更简单、速度更快。

金属纳米颗粒具有局域表面等离子共振效应,由于其独特的光学特性、易控的表面化学能力和优良的生物相容性,被广泛应用于生物成像领域。针对旋转对称金纳米颗粒(金纳米旋转椭球、纳米圆柱和纳米棒)在生物成像中的应用,利用T矩阵方法和介电函数尺寸修正模型,研究了旋转对称金纳米颗粒的共振后向光散射特性,获得了最优后向光散射特性及对应的最佳尺寸参数。考虑了生物成像中使用的三个典型激发波长(830,840,900 nm),结果表明,纵横比为3.7、长度为146 nm的金纳米旋转椭球在入射光波长900 nm处具有最优的后向光散射特性。此外,分析了入射光波长和生物组织折射率对优化结果的影响,结果表明,优化后的三种旋转对称金纳米颗粒的体积后向散射系数和尺寸参数随入射光波长的增大而增大,随组织折射率的增大而减小。最后给出了体积后向散射系数大于其最大值的90%时对应的尺寸参数范围。研究结果为三种旋转对称金纳米颗粒在生物成像中的应用提供了理论指导。

基于Au纳米颗粒的稳定性、无毒性、生物相容性和Ag纳米颗粒优异的消光特性，Au-Ag合金纳米颗粒在生物传感中存在着潜在的应用价值。为了能找到传感性能更好的合金纳米颗粒，本文利用双层球Mie散射理论和介电函数尺寸修正模型定量研究了Au-Ag合金纳米球壳的尺寸参数对折射率灵敏度、半峰宽和品质因子的影响，获得了最佳品质因子和对应的优化尺寸。同时，本文研究了Au摩尔分数对最佳品质因子和优化尺寸的影响。结果发现，当Au摩尔分数x为0.5时，Au-Ag@SiO2（Au-Ag@Vacuum）合金纳米球壳的最大品质因子为2.09（2.20），对应的内核半径和外壳厚度分别为22.3 nm（23.6 nm）和8.7 nm（6.9 nm）。当Au摩尔分数小于0.25时，Au-Ag合金纳米球壳的品质因子优于Au纳米球壳。随着Au摩尔分数的减小，品质因子增大，甚至是Au纳米球壳的2~3倍。此研究为Au-Ag合金纳米球壳在生物传感领域中的有效应用提供了理论指导。

为了找到光吸收和后向散射特性更好的纳米球壳,利用双层同心球的Mie散射理论和介电函数的尺寸修正模型定量分析了Au-Ag合金纳米球壳的内核半径、外壳厚度、合金成分和周围介质对光吸收和后向散射特性的影响。结果表明,当Au的摩尔分数为50%,步距为0.01 nm,内核分别为SiO₂和真空情况时,Au-Ag合金纳米球壳的体积吸收系数最大值分别为93.660 μm ^-1和99.316 μm ^-1时,内核半径分别为27.89 nm和28.02 nm,外壳厚度分别为3.95 nm和3.35 nm;后向散射系数的最大值分别为5.280 μm ^-1和5.550 μm ^-1时,内核半径分别为56.08 nm和56.37 nm,外壳厚度分别为10.47 nm和8.89 nm。此外,当Au的摩尔分数小于9%时,Au-Ag合金纳米球壳的光吸收特性优于Au纳米球壳;当Au的摩尔分数小于11%时,Au-Ag合金纳米球壳的后向散射特性优于Au纳米球壳。

提出一种以Au为材料的正方形框和中空圆柱嵌套的亚波长周期性复合结构，采用时域有限差分算法对复合结构进行数值模拟研究。研究发现，波长在400~900 nm的线偏振平面波垂直入射情况下，最小的透过率能达到7.46%，最小的半峰全宽能达到7.25 nm，最大的反射率为87.61%，最大吸收率达到38.00%，且表现出透射光谱与入射光的偏振方向无关。分析发现，复合结构的共振模式由两基本结构的共振模式耦合而来，且嵌套模式可以进一步减小单一结构的透过率和增大光与复合结构的相互作用。通过改变复合结构参数，得到了较宽且高效的等离激元调控范围和较窄的透射光谱。这也为设计人工亚波长周期性复合结构的研究提供一定的理论指导。

以能够在紫外波段产生局域表面等离激元共振的Al纳米颗粒作为研究对象，利用时域有限差分法（FDTD）对立方柱形Al纳米结构的近场局域增强和远场特性进行了模拟与分析。首先对不同尺寸的立方柱形Al纳米颗粒的远场消光特性进行分析；结果表明，增大纳米颗粒尺寸，共振峰红移，并且局域表面等离激元共振峰呈现出一定的展宽，其消光系数先增大后减小。其次分析了在局域表面等离激元共振波长下的近场增强特性；结果表明，金属纳米颗粒对该共振波长下的电场增强效果显著。从研究中发现，Al纳米结构的尺寸会对其LSPR效果产生显著影响，可以通过改变尺寸参数来调控纳米结构的LSPR特性，实现紫外波段的局域表面等离激元的共振激发。

提出了一种基于Au/Ce∶YIG/TiN结构的磁光表面等离激元共振器件(MOSPR)。通过构建Au周期纳米盘、Ce∶YIG薄膜和TiN薄膜三层结构,实现Au纳米盘局域表面等离激元共振(LSPR)和TiN/Ce∶YIG界面传播型表面等离激元共振耦合,显著降低了LSPR的散射损耗,并实现了磁光效应的显著增强。MOSPR的横向磁光克尔效应(TMOKE)信号的绝对值达0.21。应用这一器件制备传感器,借助磁光氧化物的强磁光效应,可以显著提高LSPR传感器的品质因数(FoM)。基于TMOKE谱进行传感,器件的FoM可达2192.4586 RIU -1。该研究为高灵敏度、高FoM LSPR器件的制备提供了一种新思路。

金属纳米材料因其特有的局域表面等离激元共振(LSPR)特性而广泛应用于半导体材料发光、太阳能电池、表面增强拉曼散射探测、光电化学等领域。Ag由于其在特定波段极低的吸收损耗而被视为优秀的LSPR候选材料。以Ag纳米结构作为研究对象,利用时域有限差分法(FDTD)对圆柱形Ag纳米结构的近场局域增强和远场散射特性进行了系统的模拟与分析。结果表明Ag纳米结构的尺寸、间距及衬底折射率均会对LSPR 效果产生显著影响,可以通过改变结构参数来调控Ag纳米结构的LSPR特性。