得益于表面等离激元模式耦合和空间局域作用，贵金属纳米腔不但具有极大的电磁场局域增强，而且具有极小的电磁场模式体积。这些优良特性使其在现代纳米光子学领域具有广泛的研究与实用价值，比如量子电动力学、超灵敏生物检测、精准化学分析及单分子探测等。
制造这种带纳米腔体结构的方法一般分两种：自上而下途径的离子束刻蚀或电子束曝光等方法，和自下而上途径的化学合成和（或）纳米粒子自组装。前者能很好地设计加工出指定的样品结构，但是能得到的腔体结构尺寸一般不低于15纳米；后者可以实现数纳米甚至亚纳米结构的尺寸特征，但也面临如何将探针分子或发光材料植入到纳米腔体的难题。此外，在耦合的贵金属纳米腔系统中，结构单元之间的电容性相互作用一般会加剧体系的辐射损失，从而降低纳米腔的品质因子，严重削弱了其在增强光与物质相互作用方面的研究与应用潜力。
为了解决这些问题，香港理工大学雷党愿（点击查看介绍）课题组利用纳米自组装的方法制备了一种新颖的金属薄膜耦合的双纳米粒子结构体系。在这种结构中，单分子层包覆的金纳米粒子与金属薄膜之间产生了一个超小的纳米腔体（~1 nm3）。在激光准共振激发条件下，薄膜-粒子纳米腔中可以产生超强的电磁场强度局域效应，将其自发辐射荧光强度提高了约200倍。更重要的是，这个超小腔体承载的电磁耦合允许电偶极与电四极的表面等离激元有效杂化，使得该腔体品质因子比起没有金属薄膜的双粒子系统提高了约5倍，从而相应的偶极散射及荧光辐射线宽也大为缩窄。这些特性使得薄膜-粒子体系成为研究和实现亚纳米尺度表面等离激元激光和单分子强耦合等现象和技术的一个极具潜力的平台。
这一成果近期发表在ACS Nano 上，文章的第一作者是香港理工大学博士研究生李光灿，通讯作者为雷党愿博士。
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