การตรวจสอบข้อ จำกัด ของการเพิ่มประสิทธิภาพของ plasmonic โดยใช้การตรวจสอบผลึกอะตอม 2 มิติ

Anonim

กลุ่มวิจัยที่นำโดย Shunping Zhang และ Hongxing Xu ที่มหาวิทยาลัยหวู่ฮั่นประเทศจีนได้พัฒนาเทคนิค SERS เชิงปริมาณเพื่อสำรวจเขต plasmonic สูงสุดก่อนที่ผลกระทบเช่นอุโมงค์อิเล็กตรอนจะกลายเป็นจุดเด่น นักวิจัยได้หันมาใช้โมเลกุลดิบซัลไฟด์ (MoS 2) ซึ่งเป็นชั้นอะตอมที่มีลักษณะคล้าย graphene สองมิติเพื่อปรับระยะห่างระหว่างอนุภาคนาโนทองและแผ่นทองคำขาว

การเพิ่มประสิทธิภาพฟิลด์พลาสโมนเป็นรากฐานที่สำคัญของการประยุกต์ใช้งานที่หลากหลายรวมทั้งการปรับปรุงสเปกโตรสโกปี, การตรวจจับ, เลนส์ไม่เชิงเส้น, และการเก็บเกี่ยวแสง เขต plasmonic ที่รุนแรงที่สุดมักจะปรากฏขึ้นภายในช่องว่างแคบระหว่างโครงสร้างนาโนที่อยู่ติดกันโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการแยกตัวลงไปสู่ระดับ subnanometer อย่างไรก็ตามการทดลองทดลองในฟิลด์ plasmonic ในปริมาณที่น้อยเช่นนี้ยังคงท้าทายเทคนิคการสร้างและการตรวจจับการก่อตัวของนาโน

การวัดสัญญาณกระเจิงจากรามาน (SERS) จากพื้นผิวที่เป็น nanogap เป็นแนวทางที่น่าสนใจ แต่วิธีนี้ยังคงประสบปัญหาที่ยากลำบากหลายประการ ได้แก่ (1) สร้างช่องว่างขนาดใหญ่ที่สามารถควบคุมได้ด้วยการกำหนดช่องว่างขนาดใหญ่ (ii) การใส่ nanoprobe ลงในช่องว่างที่แคบเช่นนี้และที่สำคัญกว่า (iii) วิธีการควบคุมการจัดตำแหน่งของหัวสอบเทียบกับส่วนประกอบของ plasmonic field ที่แข็งแกร่งที่สุด ยิ่งไปกว่านั้นเลเซอร์กระตุ้นควรตรงกับ resonances plasmonic ในความยาวคลื่นและโพลาไรซ์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของ plasmonic สูงสุด ความต้องการเหล่านี้เป็นเรื่องยากที่จะตอบสนองความพร้อมกันใน SERS แบบดั้งเดิมโดยใช้โมเลกุลเป็นหัววัด

เพื่อหลีกเลี่ยงข้อ จำกัด เหล่านี้กลุ่มวิจัยที่นำโดย Shunping Zhang และ Hongxing Xu ที่มหาวิทยาลัยหวู่ฮั่นประเทศจีนได้พัฒนาเทคนิค SERS เชิงปริมาณเพื่อสำรวจเขต plasmonic สูงสุดก่อนที่ผลกระทบเช่นอุโมงค์อิเล็กตรอนจะกลายเป็นจุดเด่น นักวิจัยได้หันมาใช้โมเลกุลดิบซัลไฟด์ (MoS 2) ซึ่งเป็นชั้นอะตอมสองมิติแบบ graphene คล้าย ๆ กันเพื่อปรับระยะห่างระหว่างอนุภาคนาโนทองคำและแผ่นทองคำขาว เป็นครั้งแรกส่วนประกอบของโพลาโทนิกในสนามใกล้เคียงกับทิศทางในแนวตั้งและแนวนอนภายใน nanocavities ของ plasmonic ที่หนาแน่นอะตอมได้รับการวัดเชิงปริมาณโดยการใช้เกล็ดเล็ก ๆ ของผลึกอะตอมสองมิติเป็นหัววัด

ในการกำหนดค่าของพวกเขานักวิจัยสามารถตรวจสอบให้แน่ใจว่าการสอบสวนที่เต็มไปในช่องว่างที่มีการกำหนดแนวตาข่ายที่กำหนดไว้อย่างดีเช่นที่สั่นสะเทือนขัดแตะจะสอดคล้องกับส่วนประกอบสนาม plasmonic เหล่านี้ไม่มีช่องทางฟอกหรือแสงโมเลกุลฟอก (ใน / ออกจากจุด) เช่นเดียวกับการทดลองแบบดั้งเดิม SERS พวกเขาประสบความสำเร็จในการสกัดเชิงปริมาณของเขตข้อมูล plasmonic ใน nanogap โดยการวัดความเข้มของ SERS จากโหมด phonon ออกจากเครื่องบินและในระนาบของ MoS 2

ความแข็งแรงของผลึกอะตอม 2 มิติเป็น SERS probes ส่งเสริม SERS ให้เป็นเครื่องมือวิเคราะห์เชิงปริมาณแทนการใช้งานเชิงคุณภาพในการใช้งานส่วนใหญ่ก่อนหน้านี้ นอกจากนี้การออกแบบที่ไม่ซ้ำกันเหล่านี้อาจเป็นคำแนะนำที่สำคัญสำหรับการทำความเข้าใจเกี่ยวกับผลกระทบเชิงควอนตัมรวมทั้งการปฏิสัมพันธ์ของโฟตอนกับ phonon ซึ่งช่วยเพิ่มแอพพลิเคชั่นใหม่ที่เกี่ยวข้องเช่น plasmonics ควอนตัมและ optomechanics nanogap

menu
menu