文 献 综 述
1 引言
金属纳米结构的光学性质是当今纳米科学研究中的一个热点。金属纳米粒子在表面增强拉曼散射方面有着极高的利用价值，在医学诊断治疗，生化传感方面取得了巨大地进步，为社会创造了无法比拟的价值[1]。表面增强拉曼散射的机理源于金属纳米粒子的表面等离子体（SP）特性[2、3]。通过改变粒子的形状、尺寸、组分和结构，可以实现其表面等离子体共振峰在可见光范围内的可调，从而为制作高技术含量的纳米器件创造了理论基础[4]。
材料载流子的低迁移率迫使活性层厚度需要尽可能减小以满足光生载流子有效收集的要求，而较薄的吸收层则会导致吸收损失严重及器件性能的下降[5,6].于是如何在满足载流子有效收集的前提下增强吸收率成为目前的研究热点。而一种解决光吸收损失的方法是引入金属纳米颗粒，基本原理是利用其局域表面等离子共振[7]。
2 国内外研究现状
2010年 Harry a.Atwater和 Albert Polman 在 《Natre Materials》 一篇综述文章里总结了利用金属等离子体提高硅薄膜太阳能电池的三种方式，太阳能电池表面的金属纳米颗粒对入射光场散射，增加了光在硅薄膜太阳能电池中的有效传播长度，这样有利于激发更多的载流子，增强硅层的光吸收来提高转换效率。利用金属纳米颗粒的局域等离共振效应，在金属纳米颗粒附近产生局域场增强，使光聚集从而增强来硅层的光吸收。第三种方法是利用光栅激发表面等离子体波，使光学膜转换成为表面等离子体波 spp 在太阳能电池中横向传输，这将有效的增加硅层对于太阳光的光吸收，进而提高光电转换效率[8]。
《金属纳米颗粒对有机太阳能电池光吸收效率影响的研究》一文中在解决OSC光吸收损失的方法是在OSC中引入金属纳米颗粒，基本原理是利用MNPs的局域表面等离子共振。MNPs表面的自由电子同入射电磁波在一定条件下发生耦合共振，产生了局域在MNPs表面的电磁波，其电场强度远大于入射电磁波的电场强度，共振能量被OSC吸收，增加了光吸收效率．近年来，随着MNPs化学合成技术的不断进步，如纳米球、纳米立方、纳米三角等越来越多种类MNPs被成功制备并引入到OSC中。且MNPs的结构参量、偏振敏感性及其在OSC中所处位置等因素，都会对OSC光吸收产生重要影响，而产生这些影响的物理机制尚缺乏系统的分析和研究，在引入MNPs后相应的OSC优化设计方法也有待建立[9]。
贵金属纳米粒子由于其较小的粒径、较高的表面活性和较大的比表面积而被广泛用作催化。《贵金属纳米材料的研究进展》一文中总结到，贵金属纳米粒子在适当条件下可以催化断裂H—H、C—H、C—C和C—O键。利用纳米粒子的催化特性,并用聚合物作为载体,既能发挥纳米粒子的高催化性和选择性催化的特点,又能通过聚合物的稳定作用使之具有长效稳定性。并已研究出多种化学合成工业中应用的高效纳米级贵金属催化剂,比如,载在沸石-1上的胶体Pt催化剂用于将烷烃转化成石油,载在碳上的胶体Ru可用于合成氨,Pt100-xAux胶体可用于n-丁烷氢解和同分异构化,胶体Pt开创了氨基酸低成本合成的方式[10]。
3 目的与意义
光与金属纳米粒子的相互作用的现象为 SERS 技术的发展起到重要的推动，包括可以用于各种尖端领域的等离子体共振。此前，表面等离子体已被用于通信、传感，分线性光学和新型物理研究[11，12]。表面等离子体，或者对光与物质进行更广泛的研究是一项非常有意义的工作。表面等离子体跨越不同的领域，例如医药（表面等离子体激元用于成像，金纳米壳用于癌症治疗，利用纳米粒子靶向药物使疗效更加显著），替代能源（太阳薄膜电池），集成电路（等离子体互联）等等。表面等离子体有如此广泛的应用正是由于它以光与物质相互作用为基础，就像传统光学几乎被用在了所有研究领域[13]。
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