局域表面等离激元(Localized Surface Plasmon Polaritons,LSPP)是外电磁场和金属自由电子的耦合振荡,一直是研究的一大热点。一方面是由于局域表面等离激元应用非常广泛,例如:表面增强荧光效应、拉曼散射等;另一方面是由于局域表面等离激元的多样性,随着金属颗粒的形状、尺寸、材料等的不同而不同。近年来电子显微技术快速发展,基于光路和电子枪稳定技术和双球差校正器的使用,使得扫描透射电子显微镜(Scanning Transmission Electron Microscope,STEM)的能量分辨率和空间分辨率都有显著的提升。本文使用配备双球差矫正器的扫描透射电子显微镜来研究金纳米颗粒单体和二聚物的局域表面等离激元,获取金纳米颗粒的HAADF像和EELS光谱像。通过HAADF像可以描绘出纳米颗粒的轮廓并判断金纳米颗粒尺寸大小。将光谱像进行校准和归一化,提取出金纳米颗粒以及周边对应的EELS。研究发现金纳米颗粒单体和二聚物的局域表面等离激元均有两种最为强烈振荡模式,偶极振荡位于1.5eV,四极振荡位于2.4eV,并且随着电子探针远离金纳米颗粒局域表面等离激元能量发生“红移”现象。将光谱像按照1.5eV和2.4eV进行能量过滤,可以得到两种振荡模式下的能量过滤像。对比单体和二聚物的能量过滤像发现,两种振荡模式的空间分布有很大区别。通过能量过滤像计算出局域表面等离激元的衰减距离和吸收面积,研究表明吸收面积的半径要比金纳米颗粒的实际半径大20nm以上。为了验证实验结果的准确性,利用COMSOL软件对金纳米颗粒单体和二聚物的低能电子能量损失谱进行模拟,研究了局域表面等离激元和高能入射电子束之间的耦合共振情况,发现随着电子束远离颗粒表面,共振吸收峰的位置出现“红移”现象。这种“红移”和颗粒的具体形状无关,而是电子能量损失谱中测量的局域表面等离激元的色散关系所决定的物理现象。综上所述,利用先进的扫描透射电子显微镜技术系统地研究了金纳米颗粒单体和二聚物的局域表面等离激元,并通过光谱像技术分析了局域表面等离激元的红移现象和吸收面积。并且使用COMSOL软件对实验建模,仿真结果与实验数据非常吻合,验证了实验数据的准确性。