- 选题背景和意义：
金属纳米结构近年来已受到越来越多的重视，由于局域表面等离激元而产生的局域场增强会带来许多新颖的物理特性。已有研究指出，当特定分子的红外振动与这些局域表面等离激元发生耦合共振时，分子的振动信号会被极大的增强，以此可以实现对于微量分子的探测，因而金属纳米结构在传感探测方面具有较高的应用潜力，研究此类结构也有助于此方向的发展。
- 课题关键问题及难点：
课题关键问题是设计一种具有波场选择特性，空间定向辐射的金属纳米孔结构，在此基础上，计算其光吸收和热辐射特性，条件允许的情况下使用聚焦离子束方法制备此种纳米孔结构，之后采用红外傅里叶谱仪测量超材料的光吸收和热辐射特性并于计算结构比对。
- 文献综述（或调研报告）：
特定的分子具有特定的振动模式，这些振动模式根据频率的高低可以分为不同的振动能级。振动能级包含了分子的结构、构型等信息。分子吸收或发射光谱可以给我们提供这些能级的信息，从而获知分子本身的信息。红外吸收光谱和拉曼散射光谱就是基于这个原理。然而由于分子截面一般较低，只能对于大量同种分子进行光谱检测。为能够检测微量分子，局域表面等离激元（Localized Surface Plasmon, LSP）被用来增强光谱信号。
局域表面等离激元一般来说存在与金属或高掺杂半导体的纳米颗粒中，在入射光的激发下，纳米颗粒内的电子集体运动，与电磁场产生谐振，便产生了局域表面等离激元。LSP
能够在纳米尺度内极大的增强光场，从而提高光谱信号。等离激元共振频率与材料性质、几何结构和环境性质都有关，因此可以通过调节这些因素来调节共振频率。
表面等离激元增强的强拉曼散射已经有了大量的研究和应用，且已经进入商业化研发。
红外吸收光谱较拉曼散射拥有以下优势：一是某些分子红外吸收信号较拉曼散射强；三是红外吸收光谱无需激光激发，不会损害样品；三是红外吸收信号不易被荧光信号所干扰。
当分子和LSP发生耦合共振时，其振动信号会被极大的增强，称为表面等离激元增强的红外吸收 (Surface-Enhanced Infrared Absorption, SEIRA)。利用LSP，分子的红外吸收信号会被增强3到6个量级，因此可以实现对微量目标分子的检测。SEIRA在很多领域都表现出了应用潜力，如生物传感、芯片气体检测和污染物监测等。SEIRA的基础研究和应用还相对较少，但得益于近年来微纳材料制备技术的飞速发展，此研究领域也出现了蓬勃发展。
目前主要认为表面增强的红外吸收至少存在两种机理：
电磁效应机理(Electromagnetic Mechanism)和化学效应机理(Chemical Mechanism)。
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