İki boyutlu atomik kristal prob kullanılarak plazmonik geliştirmenin sınırlarının araştırılması
Çin'deki Wuhan Üniversitesi'nde Shunping Zhang ve Hongxing Xu tarafından yönetilen bir araştırma grubu, elektron tünellemesi gibi etkilerin baskın hale gelmesinden önce maksimum plazmonik alanları araştırmak için nicel bir SERS tekniği geliştirdi. Araştırmacılar, molibden disülfide (MoS 2) - altın nanoparçacık ile pürüzsüz bir altın film arasındaki mesafeyi ayarlamak için grafen benzeri iki boyutlu atomik katmana dönüştü.
Plasmonik alan iyileştirmesi, yüzey arttırılmış spektroskopi, algılama, doğrusal olmayan optikler ve hafif hasat da dahil olmak üzere geniş bir uygulama yelpazesinin köşe taşıdır. En yoğun plazmonik alanlar genellikle bitişik metalik nano yapılar arasındaki dar boşluklar içinde, özellikle ayrışma subnanometre ölçeğine indiğinde görülür. Ancak, böyle küçük bir hacimde plasmonik alanları deneysel olarak incelemek hala nanofabrikasyon ve tespit tekniklerine meydan okumaktadır.
Nanogap bölgesi içindeki bir probdan yüzey güçlendirilmiş Raman saçılma (SERS) sinyallerinin ölçülmesi, bunu yapmak için ümit vaat eden bir yoldur, ancak bu yöntem hala birkaç zorlukla karşılaşılan sorunla karşı karşıyadır: (i) iyi tanımlanmış genişlik kontrol edilebilir bir altnanometre aralığı nasıl oluşturulur? geometri, (ii) nanoperonun bu dar aralığa nasıl yerleştirileceği ve daha da önemlisi, (iii) sondanın en güçlü plazmonik alan bileşenine göre hizalanmasının nasıl kontrol edileceği. Dahası, eksitasyon lazeri, maksimum plazmonik güçlendirme için hem dalga boyunda hem de polarizasyondaki plazmonik rezonanslarla eşleşmelidir. Bu gereksinimlerin, prob olarak moleküller kullanılarak geleneksel SERS'lerde eşzamanlı olarak tatmin edilmesi zordur.
Tüm bu sınırlamaların üstesinden gelmek için, Shunping Zhang ve Hongxing Xu tarafından Çin'in Wuhan Üniversitesi'nde yürütülen bir araştırma grubu, elektron tünellemesi gibi etkilerin baskın hale gelmesinden önce maksimum plazmonik alanları araştırmak için nicel bir SERS tekniği geliştirdi. Araştırmacılar, altın nanoparçacık ve pürüzsüz bir altın film arasındaki mesafeyi ayarlamak için grafen benzeri, iki boyutlu atomik bir tabaka olan molibden disülfide (MoS 2) döndü. İlk kez, atom-kalın plasmonik nanokavitler içinde dikey ve yatay yönlerde plazmonik yakın alan bileşenleri, sondalar olarak iki boyutlu atomik kristallerin küçük pulları kullanılarak niceliksel olarak ölçülmüştür.
Konfigürasyonda, araştırmacılar boşlukta doldurulan sondanın, kafes titreşimlerinin plazmonik alan bileşenleri ile tam olarak hizalanacağı şekilde iyi tanımlanmış bir kafes oryantasyonuna sahip olmasını sağlayabilir. Bu kafes probları, geleneksel SERS deneylerinde olduğu gibi optik ağartma veya molekül hopping (hotspot giriş / çıkış) içermez. MoS 2'nin düzlem dışı ve düzlemsel fonon modlarından SERS yoğunluğunu ölçerek nanogaptaki plasmonik alanların kantitatif ekstraksiyonunu gerçekleştirdiler.
2-D atomik kristalin SERS probları olarak sağlamlığı, SERS'in önceki uygulamaların çoğunda kalitatif bir analiz yerine nicel bir analitik araç olmasını sağlar. Ayrıca, bu benzersiz tasarımlar, kuantum mekaniksel etkilerinin yanı sıra, plazmayla güçlendirilmiş foton fonon etkileşimlerinin daha iyi anlaşılması ve kuantum plazmonikleri ve nanogap optomekaniği gibi ilgili yeni uygulamaların geliştirilmesi için önemli bir kılavuz sağlayabilir.