表面等离激元(Surface Plasmons,SPs)是金属表面电子在外界电磁场作用下产生集体振荡的现象。随着纳米科技的进步,SPs在物理、生物、化学、能源、信息等领域具有广阔的应用前景。近年来,由于SPs独特的光学特性,在结构色材料,完美吸收器,灵敏传感器等领域引起了科学界的极大关注。本文主要以SPs为机理开展的实验和理论研究,并使用时域有限差分法对其结构进行模拟仿真,具体研究内容和研究结果如下:1、制备了一种基于表面等离激元光学两面效应的结构色材料(SCMs)。通过磁控溅射镀膜法在玻璃衬底上依次溅射硅-二氧化硅-金-硅的四层膜结构。其中金膜通过退火处理得到金纳米颗粒层。硅-二氧化硅-硅结构与金纳米颗粒超表面结合产生了一种光学两面效应的SCMs,观察到样品的正面和背面具有明显不同的颜色。此外,研究了在不同结构配置下的光学性质。该结构体系在显示器、颜色过滤器、建筑、防伪标签等领域具有广阔的应用前景。2、提出了一种基于椭圆形纳米盘阵列的完美吸收器。用FDTD方法对设计的结构进行模拟仿真,并对其结构参数进行优化,最终获得最佳的吸收性能。从可见光到近红外区域的波长范围,吸收率大于90%的吸收带宽达到1376纳米,平均吸收率高达94.6%。另外,超宽带吸收具有偏振独立,角度不敏感的特点。该系统在太阳能光伏发电和红外检测领域具有广阔的应用前景。3、提出了一种基于分裂环的超材料电磁波吸收器。是由二氧化硅-铬-二氧化硅-铬四层结构组成,中间两层是铬-二氧化硅分裂环的周期阵列。光谱范围从685纳米到4071纳米吸收率大于90%,吸收带宽高达3386纳米。另外,整个光谱范围从600纳米到4200纳米的平均吸收率高达94.3%。该系统在太阳能光伏发电、红外探测、热电子器件领域具有广阔的应用前景。4、提出了一种基于纳米立方体的中红外吸收器。吸收率大于90%的吸收带宽为3059纳米,光谱范围从939纳米到3998纳米。光谱范围从800纳米到4200纳米平均吸收率高达94%。斜入射角达到60~o的情况下,TE和TM模式的平均吸收率分别为87.3%和85.0%。该系统在红外成像和热电子器件领域具有广阔的应用前景。