科学岛团队在单颗粒纳米腔中真实近场增强分布的定量探测研究方面取得新进展

近日，中科院合肥物质院健康所医学物理与技术中心室杨良保研究员课题组在单颗粒纳米腔中真实近场增强分布的定量探测取得进展，相关成果发表在国际顶级期刊The Journal of Physical Chemistry Letters上。

杨良保研究员团队一直从事表面增强拉曼光谱（SERS）检测方法的研究，取得了一系列研究成果。由于SERS检测技术强烈依赖于等离子体场强，在不断创新和发展SERS检测技术过程中，发现纳米尺度下的纵向近场强度分布不均 (Siyu Chen, Liangbao Yang et. al., J. Am. Chem. Soc., 2022, 144,29,13174-13183）。在此研究基础上，团队发现SERS强度由于与近场强度之间的定量关系不明确，仍旧无法反应真实的近场分布。为实现对近场场强分布的全面理解，开展定量探测到真实的近场增强分布非常有必要。

鉴于此，杨良保研究员课题组首次利用Stark位移而非SERS强度定量揭示单颗粒纳米腔内真实的横向近场的不均匀分布（图1左）。该研究设计并构筑了自组装单层对巯基苯甲腈分子层(SAM MBN)作为间隔层的单个纳米腔体系，通过 SERS 实验，结合模拟计算 Stark 调谐率，对单个纳米腔内ν(C=C) 和 ν(C≡N) 的横向位置依赖 Stark 位移进行了测量，准确揭示了近场横向分布的不均匀性，并将横向近场强度定量到 ~ 1.9×109 V/m，进一步与有限元计算(FEM)预测值进行比较，结果高度吻合（图1右）。该工作增加了对纳米颗粒表面激发的近场的理解，并协助其他测量方法，揭示更高分辨率下的真实近场分布。

图1 利用振动斯塔克效应在单颗粒纳米腔内定量揭示真实横向近场的不均匀分布