5、金属纳米粒子的时间和空间分辨研究

金属纳米粒子的时间和空间分辨研究

1. 引言

在贵金属纳米粒子中，集体电子振荡（即所谓的粒子等离子体激元或局域表面等离子体激元，LSP）可由电磁波激发。这些振荡在散射和吸收截面中表现为明显的共振，通常位于光谱的可见光或紫外部分。等离子体振荡的共振频率由金属及其周围介质的介电特性，以及粒子的大小和形状决定。这种集体振荡可看作是粒子中的电子相对于带正电的原子核背景的位移。对这种集体电荷振荡的共振激发会导致粒子内部和附近的局部场大幅增强，从而主导粒子对光场的线性和非线性响应。

电子振荡引起的场增强被认为是增强非线性光学效应（如表面增强拉曼散射、表面二次谐波产生和多光子光发射）的原因。近年来，等离子体激元和超快纳米光学这一有前景的研究领域应运而生，它利用等离子体激元将光集中并引导到纳米电路的亚波长结构中的巨大潜力。

虽然人们已经很好地理解了粒子等离子体激元激发的共振光谱位置与粒子大小、形状和介电特性的关系，但这些集体电子激发的超快动力学仍是一个值得深入研究的有趣话题。为了理解这些动力学，研究导致集体激发中电子之间相位相干性丧失（退相）的机制至关重要。

光发射电子显微镜（PEEM）与非线性光发射（特别是双光子光发射，2PPE）相结合，已成为研究等离子体激元激发的多功能工具。由于光发射产额由局部电场分布决定，因此它可以直接探测等离子体激元引起的场增强。例如，Cinchetti等人使用2P PEEM绘制了等离子体激元共振结构附近光学近场的横向分布。

双光子光发射电子显微镜在研究等离子体激元激发的动力学行为方面的一个极具前景的特点是，它可以采用时间分辨频闪模式（TR - PEEM），时间分辨率低于10飞秒。结合PEEM低于50纳米的横向分辨率，这使我们能够