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银纳米棒表面等离激元共振的性能调控及微偏振器的构筑
随着纳米科技的不断发展，人类对于纳米尺度下材料表面等离子体共振（SurfacePlasmonResonance,SPR）和等离子体光子学领域的研究日益深入。其中，银纳米棒（SilverNanorod）作为一种有着独特性能的材料，已经成为SPR和等离子体光子学研究中最常用的基础组件之一。不仅如此，银纳米棒还有着广泛的应用前景，例如用于高灵敏度生物传感器、光伏电池、光学函数材料和表面增强拉曼光谱（SurfaceEnhancedRamanSpectroscopy,SERS）等。
本文主要介绍银纳米棒表面SPR性能的调控和微偏振器的构筑。首先，我们将简要介绍银纳米棒的制备方法及其表面等离子体共振的基本原理，然后重点阐述如何通过调控银纳米棒的形状和尺寸来实现对等离子体共振的调控，并介绍银纳米棒在微偏振器中的应用。
一、银纳米棒的制备和SPR性质
银纳米棒的制备方法比较多样化，常见的有化学还原法、电化学法、溶胶-凝胶法和光化学还原法等。本文不作过多赘述，只介绍目前较为成熟的一种方法——化学还原法。
化学还原法制备银纳米棒的步骤如下：
1.选择一种适宜的表面活性剂，例如十六烷基三甲基溴化铵（CTAB），并在水中制备适量的CTAB溶液。
2.制备含有银离子（Ag+）和还原剂的预混液，通常使用硝酸银（AgNO3）和硼氢化钠（NaBH4）。
3.按照一定的时间和温度，将预混液划分方式加到溶液中，使溶液中的银离子还原成银原子，从而在溶液中自组装形成直径约为10-100nm的银纳米球。
4.添加硝酸银溶液和一定量的镍盐水溶液，使反应在特定条件下生长成直径为30-50nm，长度为300-1000nm的银纳米棒。
银纳米棒具有广泛的表面等离子体共振（SPR）性质。表面等离子体共振是指当光线正入射在金属表面时，因为金属表面导电电子脉冲振动与光子场交互，使得系统产生共振现象，导致反射光波的峰值降低或消失。共振频率对应着表面等离子体的振荡频率，具体的计算公式为：
ω=sqrt(2πc2/λ^2×εmεd/(εm+εd))
其中，ω表示等离子体的振荡频率，c表示真空光速，λ为光的波长，εm和εd分别为金属和介质的相对介电常数。从公式中可以看出，SPR主要受到金属的相对介电常数、光的波长和介质的相对介电常数的影响。
二、银纳米棒形状和尺寸对SPR的调控
银纳米棒的形状和尺寸对其表面等离子体共振的性质有明显的影响。通过调节银纳米棒的形状和尺寸可以实现对SPR性质的调控，具体如下：
1.长宽比的调控
银纳米棒的长宽比对其表面等离子体共振频率有着显著的影响。当银纳米棒的长宽比较小时，表面电子容易在极长端集中，形成“点状电极”，导致共振频率变低。相反，当银纳米棒长度增加时，表面电子会在其侧面集中，形成“线状电极”，使得共振频率增加。
此外，理论计算和实验结果表明，银纳米棒的长宽比在3-4之间可以达到最佳的表面等离子体共振效果。
2.直径的影响
银纳米棒的直径也对其SPR性能有一定的影响。当直径增加时，表面电子容易形成“点状电极”，使得共振频率降低。相反，当直径减小时，表面电子呈线性排列，容易形成“一维电子气”，提高了共振频率。
3.环境折射率的调控
环境折射率的改变也会对银纳米棒SPR性能产生影响。通过改变环境折射率，可调节表面等离子体共振的波长和共振角度。
三、银纳米棒在微偏振器中的应用
微偏振器是一种通过对光的偏振度进行控制来实现光学功能的器件。银纳米棒因具有优良的电介质差分双折射暨的光学特性，是微偏振器中一种常用的材料。
一般情况下，微偏振器的制备需要将银纳米棒单层沉积在有机聚合物材料上，并沿着特定方向拉伸成薄膜以形成微偏振器的结构。银纳米棒在微偏振器中的性能主要受到棒状银粒子的形状、大小及方向的约束，来控制光线通过物体时双折射产生的相位变化。
微偏振器在光电器件、光电传感和生物医学等领域有着广泛的应用。银纳米棒材料的选择，能够在光学功能上提供精确的双折射控制，并改善设备的灵敏度和性能稳定性，因此，在探测小分子、抗生素以及代谢产物等应用方面有着很大的潜力。
四、结语
银纳米棒作为一种具有广泛应用前景的材料，其SPR性质的调控和微偏振器的构筑，是银纳米棒及其相关领域研究中的热点和难点问题。本文从银纳米棒的制备方法出发，阐述了银纳米棒的表面等离子体共振的基本原理和调控方法，最后介绍了银纳米棒在微偏振器中的应用。银纳米棒的进一步研究不仅会推动其自身性能的提升和广泛应用，也将会为其他领域的纳米材料、等离子体光子学和光电子器件等的发展提供有益的借鉴和指导。