0 引言
       荧光传感具有实时、高效、直观和灵敏等特点[1]，在环境感测[2]、食品检测[3]以及临床筛查等方面得到了广泛应用。但是，在利用荧光物质[4， 5]作为荧光标记物的荧光传感中，荧光物质发光的低效率和分散性会限制荧光显微镜物镜捕获到的光信号强度，导致较低的检测灵敏度。当前，提高荧光物质定向发光强度是一种提高荧光检测[6]灵敏度的有效方法。其中，利用贵金属微纳结构的表面等离子体共振（SPR）[7]和局域表面等离子体共振（LSPR）[8]来实现荧光的定向增强是一种较为普遍的方法[9]。可增强荧光的贵金属微纳结构主要有金属薄膜[10]、金属光栅[11]、单个金属纳米颗粒[12]、金属纳米粒子多聚体[13]以及金属纳米阵列[14]等。尽管金属等离子体结构在荧光定向增强上取得了显著的成功，但是金属固有的高电导率却造成了荧光的大量损耗[15]，尤其是当荧光物质离金属表面距离很近时（一般小于10 nm），荧光会发生淬灭[16]。其次，一种固定的金属纳米结构必须与特定波长的荧光才能发生耦合共振[16]。此外，荧光欧姆损耗产生的大量焦耳热会使微环境升温[17]，使得金属等离子体结构不能用于一些对温度敏感的传感器件。
　　 电介质材料由于具有较低的光损耗性，可以避免荧光淬灭与大量焦耳热的产生，因此在新型荧光传感器件上有巨大的应用潜力。低折射率电介质纳米球或纳米圆柱作为基本的电介质结构，不仅制作简单，而且还具有较低的光耦合条件、良好的荧光定向汇聚效果，可用来实现有效的荧光定向增强。2009年，Gérard等人[18]采用一个直径为2 μm的乳胶微球作为纳米天线，使Alexa 647的荧光定向增强了5倍。2010年，Schwartz等人[19]使用直径为2 μm的TiO2胶体微球实现了70℃高温环境中单分子荧光的定向增强，并且使荧光分子的光稳定性增加了40%。2014年，Yan等人[16]将直径为5 μm的聚苯乙烯微球阵列沉积在ZnO发光薄膜上，使其紫外定向发光强度增加了10倍。总之，利用低折射率电介质纳米球或纳米圆柱实现定向发光增强的报道主要集中在实验上的制备与荧光测试分析上。
　　本文从理论上依次研究荧光分子的振荡方向、电介质纳米圆柱的折射率、荧光分子与纳米圆柱的距离和纳米圆柱的直径4个因素对荧光分子定向发光的影响。

3结束语
      本文在理论上系统地研究了电介质纳米圆柱增强单分子荧光发射的影响因素。结果表明：电介质纳米圆柱可以对荧光分子产生良好的荧光定向增强效果。通过时域有限差分法，得到当电介质纳米圆柱的折射率为1.7、荧光分子的振荡方向沿纳米圆柱的轴向、纳米圆柱具有更大的直径、荧光分子与纳米圆柱有更小的距离时，可以获得更好的荧光定向增强效果。当纳米圆柱直径为1 μm、荧光分子距离纳米圆柱10 nm时，荧光定向增强倍数约为10（荧光分子与纳米圆柱中心连线方向上），并且还可以获得较小的荧光定向发射角，约为16.1°。电介质纳米圆柱增强单分子荧光定向发射的主要原因是：当荧光分子发出的荧光首先照射到纳米圆柱上时会发生米氏散射，散射到远场的光发生干涉作用后即会形成定向汇聚的光束，从而产生良好的定向增强效果。