Las sondas SERS convencionales que utilizan moléculas son difíciles de controlar, mientras que un material 2D es una sonda perfecta para los campos plasmónicos en un nanogap. Crédito:Wen Chen, Evitando a Zhang, Meng Kang, Weikang Liu, Zhenwei Ou, Yang Li, Yexin Zhang, Zhiqiang Guan, Hongxing Xu, Sondear los límites de la mejora plasmónica utilizando una sonda de cristal atómico bidimensional, Luz:ciencia y aplicaciones , doi:10.1038 / s41377-018-0056-3.
Un grupo de investigación dirigido por Shunping Zhang y Hongxing Xu en la Universidad de Wuhan, Porcelana, ha desarrollado una técnica SERS cuantitativa para sondear los campos plasmónicos máximos antes de que efectos como el túnel de electrones se vuelvan dominantes. Los investigadores recurrieron al disulfuro de molibdeno (MoS 2 ) -un grafeno, capa atómica bidimensional para ajustar la distancia entre una nanopartícula de oro y una película de oro suave.
La mejora del campo plasmónico es la piedra angular de una amplia gama de aplicaciones, incluida la espectroscopia mejorada de superficie, sintiendo óptica no lineal, y cosecha ligera. Los campos plasmónicos más intensos suelen aparecer dentro de espacios estrechos entre nanoestructuras metálicas adyacentes, especialmente cuando la separación desciende a una escala subnanométrica. Sin embargo, El sondeo experimental de los campos plasmónicos en un volumen tan pequeño todavía desafía las técnicas de nanofabricación y detección.
La medición de señales de dispersión Raman mejoradas en la superficie (SERS) de una sonda dentro de la región del nanogap es una vía prometedora para hacer eso, pero el método aún enfrenta varios problemas intratables:(i) cómo crear un espacio de subnanómetro controlable en ancho con geometría bien definida, (ii) cómo insertar la nano sonda en un espacio tan estrecho, y más importante, (iii) cómo controlar la alineación de la sonda con respecto al componente de campo plasmónico más fuerte. Y lo que es más, el láser de excitación debe coincidir con las resonancias plasmónicas tanto en longitud de onda como en polarización para obtener el máximo realce plasmónico. Estos requisitos son difíciles de satisfacer simultáneamente en los SERS tradicionales que utilizan moléculas como sonda.
Para superar todas estas limitaciones, un grupo de investigación dirigido por Shunping Zhang y Hongxing Xu en la Universidad de Wuhan, Porcelana, ha desarrollado una técnica SERS cuantitativa para sondear los campos plasmónicos máximos antes de que efectos como el túnel de electrones se vuelvan dominantes. Los investigadores recurrieron al disulfuro de molibdeno (MoS 2 ), similar al grafeno, capa atómica bidimensional para ajustar la distancia entre una nanopartícula de oro y una película de oro suave. Por primera vez, los componentes plasmónicos del campo cercano en direcciones vertical y horizontal dentro de nanocavidades plasmónicas de un átomo de espesor se midieron cuantitativamente utilizando pequeñas escamas de cristales atómicos bidimensionales como sondas.
En su configuración, los investigadores pueden asegurarse de que la sonda rellenada en el espacio tenga una orientación reticular bien definida, de modo que las vibraciones reticulares estén alineadas con precisión con los componentes del campo plasmónico. Estas sondas de celosía están libres de blanqueamiento óptico o de saltos de moléculas (dentro / fuera del punto de acceso) como en los experimentos SERS tradicionales. Lograron la extracción cuantitativa de campos plasmónicos en el nanogap midiendo la intensidad de SERS desde los modos de fonón fuera del plano y en el plano del MoS. 2 .
La solidez del cristal atómico 2-D como sondas SERS promueve que SERS sea una herramienta analítica cuantitativa en lugar de cualitativa en la mayoría de las aplicaciones anteriores. También, Estos diseños únicos podrían proporcionar una guía importante para comprender mejor los efectos de la mecánica cuántica, así como las interacciones fotón-fonón mejoradas con plasmones y promover nuevas aplicaciones relevantes. como la plasmónica cuántica y la optomecánica nanogap.
