合肥微尺度物質科學國家實驗室單分子物理化學研究團隊將掃描隧道顯微技術（STM）與光學檢測技術相結合，首次展示亞波長尺度下的納腔等離激元可以作為一種頻率可調的近場相干光源，有效控制分子的發光特性，實現新奇的電光效應：電致熱熒光、能量上轉換發光和“彩色”頻譜調控。該成果可望對點光源制作、高分辨成像、以及基于等離激元電路的納米光電集成技術提供新的研制思路。這一研究成果發表在2010年1月出版的國際權威雜志《自然—光子學》（Nature Photonics）上，同時“自然中國”網站以“Photonics：Forbidden light”為題介紹了該項工作。審稿者一致認為，該工作是納米光子學領域的一個非常有意義的重要新進展，將引起光子學領域研究人員的廣泛關注。該工作獲得了科技部重大科學研究計劃、國家自然科學基金、科學院知識創新工程方向性項目的資助。 

據該團隊單分子光電子學研究小組董振超教授介紹，等離激元光子學（Plasmonics）是近年來研究十分活躍的一門新興光學分支，在生物傳感、波譜檢測、顯微成像、光源制作、亞波長光學、納米光電集成等技術中有迷人的應用前景。最近幾年，隨著制作納米結構的納米光刻技術日趨成熟，探索基于表面等離激元電路的納米光電集成技術成為研究熱點，其目的在于突破傳統電子器件與光子器件集成時尺寸上的不匹配限制，將微納電子學的高集成度與光子學的高容量二者的優勢在納米尺度上加以融合。這其中除了利用等離激元波導作為光子互連元件外（無電子學RC延遲和光子學衍射極限的限制），如何在納米尺度上利用等離激元的有效調控，實現光電轉換以及光學信息的產生、放大和檢測已成為急需解決的科學技術問題。 

研究小組針對納米光子學的這一嶄新課題進行了探索，他們利用STM金屬探針與襯底之間的納米腔室作為熒光發射的共振腔，并巧妙地通過納腔等離激元共振模式的頻譜調控來實現分子共振發光通道的選擇性開啟。“這項工作的最重要之處”，如審稿者所言，“在于作者的發現遠遠超越了該領域以往的報道”。例如，他們發現的無馳豫熱熒光現象和發射光子能量比激發電子能量高的上轉換發光現象，在傳統的分子發光光譜和常規共振腔中是觀察不到的，揭示了局域的納腔等離激元場可以作為一種近場相干光源，在光電耦合與轉化過程中起著至關重要的調控與放大作用，為納米光電集成提供了新的信息和思路。此外，這種納米尺度上的電泵光源，對于高分辨成像與譜學檢測、以及未來納米器件中的相干控制也是至關重要的。這些研究成果不僅拓廣了人們對納米光子學中能量轉移、光電轉化、光子操控的認識，而且對于超快技術、等離激元激光器、以及等離激元器件的研發也具有意義。