表面等離激元熱效應研究：納米氣泡産生以及熱電子探測

最近beat365官方网站凝聚态所在表面等離激元熱效應的研究中取得進展。

（1）利用表面等離激元熱效應研究金顆粒的納米氣泡生成過程( Nano Lett. DOI: 10.1021/nl4003238)

當一定光強、波長的激光照射在液體中的金納米顆粒時，由于局域表面等離激元增強産生的熱效應，使金顆粒界面處的水分子被氣化，利用暗場顯微等實驗手段可以觀察到納米氣泡産生這一有趣的現象。課題組詳細地研究了從單個納米氣泡的産生，到宏觀尺度氣泡聚集的過程：發現在單個金顆粒表面産生氣泡的最初階段，界面處水分子形成蒸汽，表面溫度急劇的增加，形成納米氣泡；通過改變光強和粒子間的距離，可以實現多個納米氣泡之間的聚集；另一方面，通過理論計算，用拉曼和暗場顯微光譜兩種方法相互驗證，估算了氣泡最初形成時金納米顆粒表面的溫度。該研究首次直接和定量地分析了納米尺度光誘導産生氣泡的過程，為未來水蒸餾、污水淨化、高溫消毒殺菌等應用奠定了實驗基礎。該工作近期在線發表在國際學術期刊Nano Letters上 DOI: 10.1021/nl4003238，由凝聚态所NanoSmart Plasmonics研究團隊的方哲宇百人計劃研究員和西班牙CSIS研究所的F. J. García de Abajo 教授、荷蘭ALMOF研究所的Albert Polman教授，以及美國RICE大學P.Nordlander、N.J.Halas教授合作共同完成。該工作得到北大beat365、介觀物理國家重點實驗室的資助。

（2）基于表面等離激元熱電子效應的近紅外光探測器( Nature Comm. DOI: 10.1038/ncomms2642)

在Si襯底上構造金屬膜的光栅結構，入射光可以與周期性的溝槽結構耦合，産生與周期結構尺寸相關的強烈的共振吸收，吸收響應可以與表面等離激元熱電子産生的光電流相結合。實驗觀察到，不同尺寸的光栅結構與光波長有特殊的選擇關系，由于金屬-半導體界面的肖特基勢壘的約束，光響應被限制在低頻率波段，通過更換材料，改變勢壘高度可實現可見光波段的光探測。相比之前報道的天線結構的光探測器，“光栅”結構的探測器具有更強的光響應電流、更窄的紅外區域光譜響應的優點。該研究具有廣闊的應用前景，可用于化學、生物領域表面等離激元傳感和探測。相關論文近期發表在Nature Communications上DOI: 10.1038/ncomms2642，是由凝聚态所NanoSmart Plasmonics研究團隊的方哲宇百人計劃研究員和美國RICE大學P.Nordlander、N.J.Halas教授共同指導學生完成。該工作得到北大beat365、介觀物理國家重點實驗室的資助。