【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國科學院合肥物質科學研究院固體研究所納米材料與器件技術研究部在超寬帶金屬等離激元天線的開發(fā)上取得了重要突破。相關研究成果發(fā)表在Nano Letters上。
 

　　光譜失諧是指等離激元天線的響應頻率與外部施加的光譜范圍不匹配時，導致信號增強效果減弱或失效的現(xiàn)象，該現(xiàn)象在中紅外波段(400-4000 cm-1)普遍且無法避免。例如，在共振表面增強紅外吸收(rSEIRA)模式下，金屬天線.0的窄帶寬與分子指紋振動頻率無法完全匹配，導致大部分信號弱增強或者無增強，使得檢測效率低下。
 

　　為此，研究團隊采用了一種新型的低溫孵育合成法，制備了均勻的銀微米超粒子。這些微粒呈準球形，平均直徑為0.97微米，表面由大量納米間隙和納米突觸組成，被稱為“熱點”。通過等離激元耦合效應，該銀微粒的等離激元帶寬顯著擴展，覆蓋了整個中紅外波段，成功克服了光譜失諧。進一步通過形貌優(yōu)化，銀顆粒的熱點質量得到大幅提升。將該銀微粒作為金屬等離激元天線，研究團隊首次在共振表面增強紅外吸收模式下成功探測到了4-巰基苯甲腈的幾乎完整的分子指紋光譜;進一步測量不同必需氨基酸的rSEIRA光譜，發(fā)現(xiàn)其在機器學習算法的輔助下展示出高光譜識別度。研究結果表明制備的銀微米超粒子對分子指紋振動的全頻段均能高效檢測。
 

　　該研究不僅改變了對中紅外金屬等離激元天線“帶寬窄、尺寸大但熱點面積小”的慣性認知，還為超靈敏中紅外光學傳感材料的研發(fā)與應用提供重要指導。
 

　　上述研究得到了國家重點研發(fā)計劃項目、國家杰出青年科學基金、中國科學院青年創(chuàng)新促進會及國家自然科學基金等項目的資助。