最近的研究表明，与完整金属环相比，有缺口的金属纳米环不仅具有电偶极矩共振效应，更重要的是这类体系还可存在磁共振效应，这为人们以这类材料为结构单元、制备负磁导率乃至负折射率的人工奇异电磁材料提供了一种有效的途径。为此，本论文发展了一种全新的基于微球自组织制备二维有序亚微米完整金属环和开口金属环阵列的实验技术及其结构参数调控方法。同时，论文还采用基于有限元的COMSOL软件程序，对亚微米尺度开口金属环的光学性质进行了初步的理论研究。针对相关尺寸和形貌的“U”形开口金属环所作的数值计算表明，外边界为圆形、内腔为“U”形的非磁性开口金属环具有磁共振响应特性。 第一章首先简要回顾了完整金属纳米环的基本光学性质和磁性纳米环的磁学性质，然后较为详细地介绍了有缺口的金属纳米环表现出磁共振特性的物理图像。第一章最后，论文回顾了已报道的几种典型的结合模板(掩模)、制备高对称的完整金属纳米环的实验方法。这些方法由于结合了自组织技术，因此可低成本而高效地制备大面积的亚微米/纳米金属环阵列。 第二章首先介绍了我们发展的一种结合微球自组织、物理烧结与化学腐蚀的方法，在硅衬底上制各由二氧化硅(SiO2)颗粒以非密堆方式组成的二维有序结构。一般地，单分散性的微球通过自组织过程所形成的结构为密堆体系，为了能够调控颗粒之间的间距、同时保持整个体系的有序性，我们提出了将经过高温退火后的二维SiO2胶体晶体置于氢氟酸蒸汽中，实施对SiO2微球部分溶解的方法。我们发现，与氢氟酸溶液中的各向均匀腐蚀不同的是，这种溶解表现出一定的各向异性效应：紧靠衬底区域的SiO2腐蚀速度相对降低，使得在微球尺寸减小(从而形成非密堆结构)的同时能继续维持微球与衬底之间的“连接”，从而保证样品的有序性。同时还发现，经过这种腐蚀处理后，SiO2微球的形状变成带有“瓶颈”的“气球”形状。最后我们通过二次退火使得微球软化，从而形成与硅衬底完全相结合的半球形SiO2颗粒二维点阵。 第三章进一步采用基于有限元的COMSOL的商业软件程序，对“U”形开口金属环的电磁性质进行了初步的数值模拟计算。我们发现，在垂直入射条件下，当极化方向垂直于“U”形开口环的腔轴向时能产生磁共振；而当极化方向平行于“U”形开口环的腔轴向时只产生电偶共振。对于外半径为500 nm、U型内腔尺寸400 nm(内半径)的开口金环，我们在3.4 μm处预见一个显著的磁共振，从而从理论上证实了采用上述结合自组织方法所获得的“U”形腔开口非磁性金属环的人工磁性效应。论文还对开口金属环的结构参数与共振频率的关系进行了研究，发现通过增加偏心距离或减小内径都能有效提高磁共振的频率，这为进一步开展相关的实验提供了参考和理论指导。 第四章为本文的简要总结。我们预见，在本论文工作的基础上开展进一步的研究，利用这种特异电磁行为可为近红外区实现人工磁性提供一种可能的技术途径。