研究目的
研究混合金属-介电纳米二聚体中等离子体与米氏共振模式的电磁耦合与杂化，并展示二次谐波产生偏振依赖性的重塑及信号增强。
研究成果
金属-电介质杂化纳米二聚体中表面等离激元与米氏共振模式的杂化，导致二次谐波产生偏振依赖性显著重塑，并较孤立电介质纳米颗粒实现高达两个数量级的信号增强。这使得可调谐非线性光源成为可能，并在近场控制、传感和光操控领域具有潜在应用价值。
研究不足
通过电子显微镜测量的纳米粒子尺寸和间距的不确定性会影响散射光谱中的峰位。球形近似可能无法完全反映实际纳米粒子的几何结构。拾取-放置技术限制了对BTO纳米粒子晶体取向的控制，从而影响二次谐波信号。增强效果具有波长依赖性，并可能随特定二聚体构型而变化。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用扫描电子显微镜下的拾取-放置技术进行自下而上的组装，制备金与钛酸钡纳米颗粒的杂化纳米二聚体。通过线性散射光谱和带偏振测量的非线性二次谐波（SHG）光谱探测杂化模式，理论建模使用Mie理论和COMSOL Multiphysics中的有限元方法模拟。
2：样本选择与数据来源：
样本包括单金纳米颗粒（直径约200-210纳米）、单钛酸钡（BTO）纳米颗粒（直径约240-330纳米），以及由一个金和一个BTO纳米颗粒组成的杂化纳米二聚体（如D1：213纳米金/314纳米BTO，D2：200纳米金/298纳米BTO，D3：200纳米金/330纳米BTO）。数据采集自铟锡氧化物（ITO）覆盖玻璃基底上制备的样本。
3：实验设备与材料清单：
设备包括用于制备和成像的扫描电子显微镜、用于线性散射测量的自制暗场光谱装置、用于SHG测量的自制透射光学装置（配备Ti:蓝宝石激光器800-1080纳米和光学参量振荡器OPO 1040-1400纳米）、格兰-泰勒偏振器、半波片、透镜、物镜、科学级CMOS相机、带通/短通滤光片及成像光谱仪。材料包括金纳米颗粒、钛酸钡纳米颗粒、ITO覆盖玻璃基底及用于操控的尖锐金属针尖。
4：实验流程与操作步骤：
制备过程通过在电子显微镜下静电操控纳米颗粒组装二聚体。线性散射测量采用卤素灯照明的暗场模式，收集前向与后向散射信号。SHG测量通过可调谐激光激发样本，利用偏振器和波片控制偏振，通过物镜和相机收集SHG信号并滤除泵浦光，通过旋转激发偏振记录偏振依赖性。
5：数据分析方法：
数据通过实验参数（如激光功率、积分时间、光学元件透射率）归一化处理。数值模拟使用COMSOL Multiphysics计算散射截面和SHG响应，考虑材料色散与收集数值孔径。多极分解采用Mie理论进行。
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Scanning Electron Microscope
Used for imaging and fabrication of nanodimers via pick-and-place technique.
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Ti:Sapphire Laser
Provides tunable laser light for excitation in SHG measurements, covering 800-1080 nm.
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Optical Parametric Oscillator
OPO
Extends the excitation wavelength range for SHG measurements, covering 1040-1400 nm.
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Scientific CMOS Camera
Detects and images the SHG signal from samples.
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Glan-Taylor Polarizer
Controls the polarization of the excitation laser light.
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Half-Wave Plate
Rotates the polarization of laser light and controls optical power level.
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COMSOL Multiphysics
COMSOL
Software used for finite-element-method simulations of scattering and SHG responses.
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