中國科大成功構(gòu)筑一種新型低對(duì)稱性的納米晶

　　近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授曾杰課題組在低對(duì)稱性金屬納米晶的局域表面等離激元調(diào)控研究中取得新進(jìn)展。研究人員基于晶體生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)調(diào)控和不同金屬間的晶格失配成功構(gòu)筑具有低對(duì)稱性的Pd@AuCu核-殼平面四角叉結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)其局域表面等離激元面內(nèi)偶極振動(dòng)模的位置從可見光區(qū)到近紅外區(qū)的范圍內(nèi)的精確調(diào)控。由于存在豐富的局域場(chǎng)“熱點(diǎn)”，該納米晶還具有優(yōu)越的表面增強(qiáng)拉曼散射性能。該成果發(fā)表在5月11日的《納米快報(bào)》上[Nano Letters, 2016, 16, 3036-3041]。論文共同第一作者為碩士生孟敏和碩士生方智成。

　　對(duì)稱性可以調(diào)制金屬納米晶的表面電荷分布以及自由電子極化，從而影響其局域表面等離激元性能。一般說來，相較于立方對(duì)稱性的多面體結(jié)構(gòu)，低對(duì)稱性的平面結(jié)構(gòu)通常具有更為豐富的振動(dòng)模式，例如面內(nèi)和面外偶極振動(dòng)模式。在諸多平面結(jié)構(gòu)的金屬納米晶中，平面分支結(jié)構(gòu)在棱角處具有較強(qiáng)的局域電場(chǎng)，可以有效實(shí)現(xiàn)光電增益，因此在局域表面等離激元的相關(guān)應(yīng)用中具有重要作用。然而，平面分支結(jié)構(gòu)的形成需要選擇性將分支結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)限制在二維平面內(nèi)，因此具有很大的挑戰(zhàn)性。

　　曾杰小組研究人員以O(shè)h對(duì)稱性的Pd立方體為晶種，通過調(diào)控反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以及核殼之間的晶格失配程度得到D4h對(duì)稱性的Pd@AuCu核-殼平面四角叉結(jié)構(gòu)。通過調(diào)控該納米晶的尺寸，研究人員能夠?qū)⑵渚钟虮砻娴入x激元面內(nèi)偶極振動(dòng)模的位置從可見光區(qū)拓展到近紅外區(qū)。與此同時(shí)，該納米晶的分支特征使其在棱角處的局域電場(chǎng)形成相互耦合的“熱點(diǎn)”結(jié)構(gòu)，從而極大地提升了材料的表面增強(qiáng)拉曼散射性能，其中，尺寸為70 nm的平面四角叉結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)因子達(dá)到近104倍，這在分子的超靈敏度檢測(cè)方面有一定的應(yīng)用潛力。該工作為低對(duì)稱性金屬納米晶的局域表面等離激元性能調(diào)控研究提供了全新的思路。

　　該項(xiàng)研究得到了科技部青年“973”計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。