贵金属纳米粒子(NPs)如金纳米粒子和银纳米粒子支持局域表面等离子体共振(LSPRs)，这是限制在NPs内的自由电子的光耦合相干振荡。LSPRs以散射或吸收光谱为特征，可发展成为对周围环境折射率敏感的光学传感器:

在λ_米为LSPRs的峰值波长，ω_p是大块金属的等离子体频率，n_米为金属NPs周围介质的折射率。基于lprs的等离子体传感器每折射率单位(RIU)的光谱位移达到数百纳米。然而，整体的传感性能是由它们的优值(FOM)来表征的，它被定义为共振线宽对环境折射率变化时共振位移的灵敏度。由于辐射阻尼导致的LSPRs线宽限制了高FOM等离子体传感器的发展。

提高传感性能的策略之一是采用纳米粒子阵列，其中光粒子相互作用引起多重散射并导致波在纳米粒子阵列的平面上传播。一旦衍射波的波长与LSPRs的共振波长重叠，强相干相互作用就会极大地改变纳米粒子阵列的光学响应，这被称为晶格等离子体共振(LPRs)。具体地说，由于辐射阻尼的抑制，在Au或Ag纳米颗粒阵列中获得了锐利而狭窄的线宽。然而，LPRs的产生需要一个均匀的环境来支持LPRs和衍射阶之间的等离子-光子耦合，这使得获得一个实用的基于LPRs的等离子体传感器变得困难。

最近，来自美国德克萨斯大官方manbetx手机版学奥斯汀分校的一个研究小组(PI:郑跃兵教授)提出了一种新的等离子体结构，以获得高性能的折射率传感器。

图1所示。(a) SiO2/Au核壳NCAs示意图。插图显示了单芯/壳数控的横截面。(b)核/壳SiO2/Au NCAs的透射光谱和(c)对环境折射率的光学响应。

结构示意图如图1a所示，在高径高比SiO上涂有一层薄Au膜₂纳米柱阵列(NCAs)。宽高比的增加抑制了衬底与等离子体-光子耦合之间的相互作用，并引入了新的等离子体模式(如图1b中的Q模式和D2模式)。与传统研究的正交耦合中的偶极相互作用不同，水平传播电场引入了面外“热点”，导致电场离域。通过控制宽高比来操纵NCAs中LSPRs的“热点”分布，我们展示了一种具有1.0至1.5宽动态范围的高性能折射率传感器(图1c)。在这些可检测的折射率下，可以保持FOM和高信噪比。此外，我们还研究了电磁场分布，证实了在宽动态范围内的高FOM是由于层间衍射阶与高度诱导LSPR模式之间的平行耦合。我们对近场“热点”工程和远场平行耦合的研究为提高对并行LPRs的理解和设计高性能片上折射率传感器铺平了道路。

出版

片上折射率传感器的平行等离子体-光子相互作用工程。
林丽，郑勇。
纳米尺度。2015年7月28日

离线阅读:

相关文章:

	基于波长不敏感的超宽带吸收…由于高载流子迁移率，石墨烯在开发高速光电探测器方面引起了极大的兴趣。在本研究中，对于实用的高性能光电探测器，我们关注的是显著扩大吸收…
	如何选择激发波长…发光二极管(led)是背光和显示器的基本器件。目前，在RGB像素中主要应用三种不同颜色的外延芯片:蓝色、绿色和红色LED芯片。然而,这……
	柔性固体随机激光器在…物联网为将可穿戴电子产品集成到基于纺织品的设备中开辟了新的可能性，允许在能量存储和能量收集领域开发新技术，……
	牛奶中霉菌毒素检测的光子生物传感器各种产毒霉菌(真菌)对食品和农产品的污染是一个严重的全球性问题。真菌毒素，特别是由几种真菌产生的真菌毒素…
	盘形天线能集中红外光学能量。光学红外探测设备的尺寸正变得越来越小，其活动区域在几微米甚至纳米的范围内，例如光电探测器、太阳能电池、照相机和…
	成像金属纳米颗粒在石墨烯气凝胶上的吸附多孔碳气凝胶和海绵状材料与金属纳米颗粒(NPs)的功能化在能源储存和收集以及环境修复等领域有着巨大的应用前景。的方法……