电磁辐射能够与等离激元体系相互作用而引起金属纳米粒子中传导电子的群体震荡,这就是产生所谓的局域表面等离激元共振(SPR)。最近,SPR己经从一个相当深奥的物理现象发展成为一种光学工具,它广泛用于需要调查界面特征的物理,化学和生物学研究中。纳米结构的光学性质不仅极大地取决于纳米粒子的外形、尺寸和组成,也与邻近的纳米粒子的相互作用有关。纳米粒子可以与周围的粒子相互耦合从而形成纳米粒子聚集体。在众多的能产生等离激元的纳米结构中,最简单并且被研究的最多的是纳米粒子二聚体。在两个相互作用的纳米粒子间隙,局域场能得到更大的增强。这种局域场增强现象已被广泛应用于许多实际的应用当中,例如它们已经运用于信号检测、光学纳米天线、高次谐波、能量采集等领域。此外,多个纳米粒子间形成链状耦合结构己被证实是一种纳米尺度光学波导和聚集的好方法。理论研究需要跟上实验的进步,从微观角度深入理解金属纳米粒子之间的电磁耦合对其光学性质的影响对设计针对特定应用的纳米结构起着至关重要的作用。目前,理论描述由多个纳米粒子组成的纳米结构的光学响应绝大多数仍由经典电磁理论模型(CEM)来完成,但这种处理方法假设纳米粒子间的界面是突变的,电子密度溢出和电子隧穿等量子效应被忽略了。但是,当间隙距离处于纳米或者亚纳米(<1nm)尺度时,电子隧穿等量子效应对纳米结构的光学性质的影响是巨大的,它不仅能导致新的峰产生同时能引起近场增强的削弱。但描述量子效应需要量子模型,比如含时密度泛函理论(TDDFT),非局域流体力学模型(NLHD),以及经过量子修正的经典电磁理论模型(QCM)。不幸的是,TDDFIT只能用于描述小的纳米体系,它在描述只有几千个传导电子的体系时己经显得非常吃力了。实际的等离激元体系通常含有数百万甚至数亿的电子,因而不能通过第一性原理方法来处理。NLHD不能用于解释自由电子材料如碱金属或铝中纳米粒子尺寸效应对等离激元能量的影响,相对TDDFT计算得到的红移现象,NLHD计算出现了蓝移。量子修正模型(QCM)是在纳米粒子间隙中嵌入虚拟的介质,这样将量子效应插入到经典的电磁模型中,计算发现QCM所得到的结果和TDDFT计算保持很好的一致,可以在不增加计算量的情况下能比较精确描述密集堆积的纳米粒子的光学特性。此篇论文利用QCM对密集堆积的纳米粒子进行了详细的研究。我们计算了强耦合金纳米粒子二聚体、对称和不对称金纳米粒子三聚体的光谱和局域场;研究了纳米粒子尺寸、空间分离距离、和入射光的偏振方向对光谱和局域场的影响;另外,我们比较了CEM和QCM获得的结果,分析它们之间差异的根源；此外,我们系统地对比纳米粒子半径和间隙距离在决定局域场增强的相对重要性,确定了二聚体的等离激元峰相对于单体移动值与粒子-粒子间距的关系。这项工作在指导为特定应用量身定制的纳米结构的合理设计方面发挥着作用。