迈向胶体纳米棒系综的最大光学效率

胶体纳米粒子的实验与理论研究主要集中于可观测特征（如共振波长）的精确表征与模拟。在本快报中，我们着手解决胶体纳米粒子系综的优化设计问题：可能的最大光学响应是什么，哪些设计可能实现它们，且这种响应能否通过实验证明？我们结合理论与实验来回答上述每个问题。我们推导了每体积最大截面的普遍上限，并应用解析天线模型表明共振纳米棒应几乎达到此类上限。我们采用改良的晶种介导合成方法合成具有小多分散性的金纳米棒系综，即尺寸与长径比的小幅变化。多分散性是此类系综能多接近各自上限的关键决定因素，但若无近场测量则难以通过实验表征。我们表明，某个连接每体积消光截面与纳米粒子辐射效率的“消光度量”，可通过远场表征工具可快速测量的量来对多分散性进行定量预测。我们的预测普遍适用于所有等离激元材料，并为纳米粒子系综的最大可能光学响应提供了路线图。