金属中的自由电子在电磁波和光场的激发下会产生振荡。设计独特的金属微纳结构使这种电荷振荡受到特定的边界或者周期的调制，再与电磁波或者光波耦合，就赋予金属微结构材料极其丰富和新颖的物理性质。

金属表面的电子在正电荷背景下的集体振荡的元激发被称作是表面等离激元（Surface Plasmon Polariton- SPP）。1998年法国科学家T.W. Ebbesen在具有亚波长小孔阵列的金属膜中发现异常强的光学透射现象，他们分析这正是由于SPP的作用。此外，周期结构调制的SPP的激发还表现出了其他众多新效应，如定向辐射、等离激元带隙效应等。

基于人们对高频乃至光波段磁响应，以及负折射率材料的好奇与渴求，英国科学家J.B. Pendry在1999年发明了一种基于局域LC振荡的磁共振基元——劈裂共振环（Split Resonate Ring- SRR）。利用这种人造“磁原子”，人们可以自由地实现各种新奇的新型材料，如左手材料、完美透镜、隐身介质等等。

利用纳米粒子的局域等离激元共振（LSP）耦合以及人工磁共振耦合可以在亚波长量级上进行电磁能量的传输。从这一点上说，等离子激元（plasmonics）集合了电子集成度高和光子响应快的优势，因而这将为推动今后的光信息处理、全光集成等纳米光子学的发展起着重要的作用。


SPP增强透射性质的调控

金属表面的周期结构提供了空间倒格矢满足了波矢匹配条件，实现了表面等离激元与入射光的耦合。我们系统研究了不同小孔阵列的对称性、倒空间的傅立叶分量、以及阿基米德阵列对光透射性能的影响。而且详细探讨了表面等离激元在增强透射中扮演的角色。

基于人工磁共振的负折射材料

我们从开始利用SRR来产生磁共振逐步向结构的简单化微型化、提高响应频率发展，从理论上实现了利用简单的金属纳米棒对产生的负折射效应，并且通过三根棒之间的共振耦合实现了宽频段、全角度的负折射现象。

金属/介质多层结构体系中的磁激发

金属/介质穿孔多层结构（后也被称作“鱼网结构”）由于在光波段表现出负折射现象二受到广泛关注。我们详细探讨了改结构中的多种磁响应模式、互相耦合效应，提出了“磁等离极化激元”的概念，并研究了它的色散性质。

磁等离激元实现亚波长波导

人工磁激发作为一种磁偶极子共振的形式，其辐射损耗比电共振小，并且能量更局域，这就有利于用来构造突破光学衍射极限的亚波长波导。这种利用磁共振耦合形成的磁等离激元波导，在传输能量上表现出比表面等离激元更优异的性能。 我们的理论研究也是从长波段的SRR开始，逐渐拓展的红外波段的金属三明治结构，并且通过结构的改变，实现了波导色散和能带性质的调控。