表面增强红外光谱半岛综合体育官方APP下载德甲

弗兰克Neubrech,安玛丽璞琪

基尔霍夫海德堡大学物理研究所Im Neuenheimer菲尔德227年,德国海德堡69120

介绍

红外(IR)光谱振动荷载是一半岛综合体育官方APP下载德甲个非常强大的技术,因为它结合了敏感的化学分析和一个几乎无损探测。高光谱分辨率与动态范围的至少四个数量级的光度敏感度。此外,现代光谱仪允许快速测量,例如,合理的单层光谱可以获得今天在第二个。在这样一个测量,通常,焦斑1厘米²,这意味着,对于一个单层约10¹⁵为被测信号分子。传感应用中较低的分子数,红外光谱是受到相当微小振动的吸收截面比红外波长小得多的平方。半岛综合体育官方APP下载德甲这种情况可以改善局部场增强。

表面增强红外吸收

众所周知,一个好的金属衬底的红外reflection-absorption光谱学(IRRAS,半岛综合体育官方APP下载德甲p极化光掠入射下)测量到两个数量级提高振动信号与正常的透光率或反射率在绝缘体。1980年,哈特斯坦et al。¹发现分子的红外吸收金属的电影可以提高更多。增强因子可以达到1000个,如果分子吸附到非盟或Ag)台湾电影。^2,3,4这种效应被称为表面增强红外吸收(SEIRA)。电磁增强的力量很大程度上取决于金属的红外激发光谱群岛(事实上这是一个电浆激发),因此,金属薄膜形态。最大电浆增强metal-island层渗流附近被发现。^5,6模型的计算基于有效介电函数(例如,在布莱格曼模型)能够合理描述增强振动光谱对于很小的(即不是散射)金属岛屿和被吸附物的变化线metal-filling因素。⁵振动线与最强的增强出现非对称形状,见图1。不对称的结果被认为是Fano-type效应的偶极相互作用的非常广泛的电浆共振振动激发金属粒子系综。近场耦合增强是一个很重要的问题。表面电浆励磁是局部地区的金属颗粒和近场增强得益于低电子阻尼,特别是铜、Ag)和非盟在红外和较大的结晶颗粒。电场平行于层,近场增强最强在岛屿间狭窄的缝隙,可以估计从粒子宽度间隙宽度的比值。

表面增强红外散射

相当高的信号增强可以实现与微米长的电浆纳米线,叫做nanoantennas,在共振条件下。⁷如此大的对象不仅吸收散射红外光线。与红外micro-spect半岛综合体育官方APP下载德甲roscopy远场可以测量一个粒子的消光光谱,例如在正常透明衬底的透光率。通常,衬底透光率作为参考。对于电浆纳米线直径(通常是50 - 100 nm)比长度小得多,不仅的共振波长光子中地区几乎是线性与纳米线的长度成正比l,因为共振对应于表面驻波。⁸偏离理想天线相关行为是有限的红外光线穿透金属。通过改变l,纳米线共振可以调到特定的频率范围。它必须是认为基材和覆盖层转变表面plasmon-polariton激发的共振,因为它是利用折射率传感。最强的近场增强基本antenna-type共振发生,局部在纳米线顶端。⁷还有其他的粒子形状,可能与某些本地化网站主机强大的红外电浆共振的近场增强。⁹

第一次在2008年,我们显示增强的振动信号与共振单个水晶(电化学生长)金纳米线的自组装单层覆盖octadecanethiol (ODT)。⁷在这里,我们目前的结果在透明CaF电子束光刻线阵列₂晶片,看到一个方案在图2和图3中的红外光谱。石印纳米线可以达到单个水晶一样的灭绝横截面的,因此,可以实现相同的振动信号增强,见图4。广泛的振动信号作为Fano-type出现信号天线共振。图3显示了示例不同比率的振动频率和天线共振最大。基线校正信号的振动线使它明显更好的优化显得更强。增强因素绘制在图4中包括近场本地化的知识(不同的各种SEIRA数据随机岛系统),因此,问题只是分子在尖先端近场强度增强达到三个数量级。巨大的振动信号增强怎么能解释呢?最近的两项研究结果可能提供更深入的见解。首先,我们发现,垂直入射的光和最佳优化条件下,纳米线薄二氧化硅夫妇表面共振声子极化声子wavevector表面平行和垂直于入射光子wavevector。¹⁰这个结果提供的证据强烈的光散射振动信号增强的贡献。第二个重要的结果是得到一个详细的研究揭示了一个散射强度的表面增强红外光散射近场的比例的四次方。¹¹假设这样一个关系振动信号通过光散射增强,我们可以解释增强因素10⁵-10年⁶。然后我们必须更换“SEIRA”“西”与一个“S”最后的“散射”。

结论

原则上,电磁西珥应该健壮如电磁表面增强喇曼散射(ser)但是,在西珥,令人不安的荧光是缺席。为了得到最大红外振动信号增强传感罕见的分子,强烈的电浆共振散射推荐对象。Fano-type干扰信号增强的性质包括进一步要求强烈振动信号:最重要的是一个小FWHH(半高全宽)的狭窄的振荡器。¹²如果台词过于广泛,他们可能不会出现在西珥。

确认

作者欣然承认由d . Dregely技术支持,德国斯图加特和财政支持的德意志Forschungsgemeinschaft (DFG Pu 193/9)和“Nanoantenna”合作的欧洲项目(没有。bdapp官方下载安卓版健康- f5 - 2009 - 241818)。

引用

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