Badanie granic plazmonicznego wzmocnienia za pomocą dwuwymiarowej sondy kryształu atomowego

Badanie granicy funkcji w punkcie - przykład (Lipiec 2019).

Anonim

Grupa badawcza prowadzona przez Shunping Zhanga i Hongxing Xu z Wuhan University w Chinach opracowała technikę ilościową SERS do zbadania maksymalnych pól plazmonicznych zanim dominować będą efekty takie jak tunelowanie elektronowe. Badacze zwrócili się do dwusiarczku molibdenu (MoS 2) - grafenowej, dwuwymiarowej warstwy atomowej, aby dostroić odległość między nanocząsteczką złota a gładką warstwą złota.

Zwiększenie pola plazmonowego jest kamieniem węgielnym wielu zastosowań, w tym spektroskopii o zwiększonej powierzchni, wykrywania, optyki nieliniowej i zbierania światła. Najbardziej intensywne pola plazmonowe pojawiają się zazwyczaj w wąskich szczelinach pomiędzy sąsiednimi metalowymi nanostrukturami, szczególnie gdy rozdzielenie spada do skali subnanometru. Jednak eksperymentalne sondowanie pól plazmonicznych w tak małej objętości wciąż kwestionuje techniki nanofabrykacji i wykrywania.

Pomiar sygnałów SEM (wzmożonej powierzchniowo rozpraszania Ramana) z sondy wewnątrz obszaru nanogap jest obiecującą drogą do tego, ale metoda wciąż napotyka kilka trudnych do rozwiązania problemów: (i) jak stworzyć kontrolowaną szerokość luki subnanometru z dobrze zdefiniowaną geometria, (ii) jak wstawić nanoprobe do tak wąskiej szczeliny, a co ważniejsze, (iii) jak kontrolować wyrównanie sondy w odniesieniu do najsilniejszego komponentu pola plazmonicznego. Co więcej, laser wzbudzający powinien pasować do rezonansu plazmonicznego zarówno w długości fali, jak i polaryzacji dla maksymalnego wzmocnienia plazmonowego. Wymagania te są trudne do spełnienia jednocześnie w tradycyjnym SERS przy użyciu cząsteczek jako sondy.

Aby pokonać wszystkie te ograniczenia, grupa badawcza prowadzona przez Shunping Zhanga i Hongxing Xu z Wuhan University w Chinach opracowała technikę ilościowego SERS do zbadania maksymalnych pól plazmonicznych, zanim dominują efekty takie jak tunelowanie elektronowe. Badacze zwrócili się do dwusiarczku molibdenu (MoS 2), przypominającej grafen, dwuwymiarowej warstwy atomowej, aby dostroić odległość między złotą nanocząsteczką a gładką złotą warstwą. Po raz pierwszy plazmoniczne komponenty bliskiego pola w kierunkach pionowym i poziomym w obrębie nanokaweł plazmonowych o grubości atomowej zmierzono ilościowo, stosując jako sondy maleńkie płatki dwuwymiarowych kryształów atomowych.

W swojej konfiguracji naukowcy mogą zapewnić, że sonda wypełniona szczeliną ma dobrze określoną orientację sieci, tak że drgania sieci są precyzyjnie wyrównane z komponentami pola plazmonicznego. Te sondy kratowe są wolne od optycznego bielenia lub przeskakiwania cząsteczek (do / z hotspotu), tak jak w tradycyjnych eksperymentach SERS. Osiągnęli ilościową ekstrakcję pól plazmonicznych w nanogapie, mierząc intensywność SERS z pozapłaszczyznowych i fononowych trybów fononowych MoS 2.

Solidność 2-D kryształu atomowego, jako sondy SERS promuje SERS, aby być ilościowym narzędziem analitycznym, zamiast jakościowego w większości poprzednich zastosowań. Ponadto, te unikalne projekty mogłyby dostarczyć ważnego przewodnika dla lepszego zrozumienia efektów mechaniki kwantowej, jak również interakcji foton-fonon wzmocnionych plazmonem i promowania odpowiednich nowych zastosowań, takich jak plazmonika kwantowa i optomechanika nanogap.

menu
menu