La presente propuesta es una investigación teórica y experimental completa sobre las plasmónica de nanopartículas y los composites dieléctricos dopados con las partículas. El objetivo primario del estudio es consequir una comprensión básica sobre los comportamientos plasmónica de partículas ultra pequeñas que contiene suficientes electrones móviles en la banda de conducción, tales como partículas metálicas y de semiconductores. Quantum confinamiento de los electrones se tendrá en cuenta cuando el tamaño de las partículas se reduce a unos pocos nanómetros. Dentro de un marco que combina la mecánica cuántica y el electromagnetismo, nuevas teorías y conceptos que se desarrollarán para describir las respuestas ópticas asociadas a los plasmones supeficies localizados y los plasmónes de partícula pequeña de las partículas ultra-pequeñas. Los efectos debidos al confinamiento cuántico de los electrones se tendrán en cuenta, y se prevé que los comportamientos plasmónicas de las partículas cuánticas serán significativamente diferentes de los de partículas clásicos. Trabajo computacional basado en las teorías y conceptos desarrollados se llevará a cabo para la adaptación detallada de las propiedades con parámetros y factores ajustables, tales como el tamaño, forma, temperatura y dependencias espectrales. Los composites de diversos materiales dopados con nanopartículas también se estudiarán. Énfasis estarán en los cambios inducidos en las propiedades ópticas de los materiales compuestos, debido al dopaje de nano partículas. El trabajo computacional incluirá también las teorías microscópicas que establecimos anteriormente. Las teorías y simulaciones serán verificadas y probadas experimentalmente en espectroscopia óptica de alta resolución. Proceso para producir y caracterizar los compuestos dopados se establecerán. Los métodos para medir el tamaño de partícula ultra pequeña se diseñan y se prueban sobre la base de los resultados de la espectroscopia. Propiedades ópticas lineales y no lineales de materiales compuestos dopados serán medidas y comparadas con las predicciones teóricas. Las aplicaciones de los resultados se tendrán en cuenta en varios sub-campos, tales como, la óptica de campo cercano, la nano-fotónica, la biológica y las ciencias médicas. La cooperación con el grupo biológico de nueva creación en nuestro centro de investigación se llevará a cabo el desarrollo de las detecciones de etiquetas libres de las muestras biológicas a través de las nanopartículas. Proseguirá la cooperación internacional con el grupo de Wei en China para el almacenamiento de datos y la fotónica de alta resolución. Basándose en los resultados experimentales, los patrones técnicos serán registrados, tales como el método de dimensionamiento de partículas y la realización de los materiales compuestos no lineales ópticos sintonizables. También se espera la participación de estudiantes graduados y posgraduados en el proyecto propuesto. Además, los estudiantes universitarios también han de participar de diferentes maneras. Contamos con la colaboración permanente con dos universidades locales para que los estudiantes de física e ingeniería para participar de la investigación en nuestro grupo. Las actividades de investigación generados por el proyecto propuesto formar una buena parte de la colaboración.

La plasmónica de nanopartículas en este momento está una dirección de investigación de primera línea, especialmente para partículas de tamaños en unos pocos nanómetros. Queda poco claro los comportamientos de diferentes plasmones especialmente cuando los efectos de tamaño cuánticos juegan una importante función. Nuestros esfuerzos teóricos serán de ayuda para establecer una imagen física clara de la plasmónica de partículas ultra-pequeñas, especialmente para la zona de tránsito entre las partículas clásicas y cuánticas. Nuestro trabajo de cálculo mostrará la interacción entre las partículas y entre las partículas y el material de fondo. Modificación de los plasmones y las propiedades ópticas lineales / no lineal se demostró en relación con el tamaño, forma y otros parámetros. Nuestros experimentos se establecerán un proceso fiable para producir compuestos dopados con nanopartículas. Caracterización de las muestras se llevará a cabo con la mayor parte de la ciencia de superficies y herramientas ópticas, tales como TEM, SEM y AFM etc. espectroscopia óptica de alta resolución será probar y confirmar nuestros resultados y teorías computacionales. Aplicaciones de los materiales compuestos dopados con partículas se encuentran, especialmente para el almacenamiento de alta resolución, lo que aumenta la capacidad de los dispositivos de almacenamiento de datos. Aplicaciones de la espectroscopia óptica de nano partículas en la forma de suspende en líquidos serán considerados para extraer información útil a partir de muestras biológicas, tales como células y ADN. Esto nos permitirá ampliar nuestras actividades de investigación en el futuro hacia las ciencias de la materia blanda.