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具有明确纳米间隙间隔的等离子体纳米粒子二聚体阵列

DOI：10.1021/acsnano.9b04938 期刊：ACS Nano 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 等离激元分子是金属纳米结构的构建单元，能产生与分子体系相似的有趣光学现象。由于缺乏能在宏观尺度上控制等离激元原子结构的合适制备方法，目前尚无法实现具有纳米级精度的等离激元杂化结构与分子设计，从而制约了其在光学超材料和传感领域的应用。本研究展示了一种晶圆级"免光刻"并行制备方案，可精确调控纳米间隙等离激元超分子的尺寸、形貌、材质与取向。我们通过该方法实现了对整个可见光波段耦合共振的调控。基于掠入射物理气相沉积与梯度遮蔽的制备技术，可在晶圆范围内调控关键参数，因而特别适合潜在结构的筛选。最终获得数十亿个排列整齐的二聚体结构，其光谱特性在晶圆范围内呈现可控变化。通过对金二聚体结构的等离激元共振进行光谱测绘，证实其不仅与数值模拟光谱高度吻合，在环境条件下至少一年内仍保持功能稳定。
作者： Hyeon-Ho Jeong，Melanie C. Adams，Jan-Philipp Günther，Mariana Alarcón-Correa，Insook Kim，Eunjin Choi，Cornelia Miksch，Alison F. Mark，Andrew G. Mark，Peer Fischer
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

展示一种晶圆级"免光刻"并行制造方案，实现具有精确尺寸、形状、材料及取向控制的纳米间隙等离子体超分子，并通过整个可见光谱范围调控相应的耦合共振。

研究成果

该研究展示了一种可扩展的制备技术，能制造出具有明确光谱特性的等离子体纳米间隙二聚体与三聚体。这些阵列高度均匀，可通过标准紫外-可见光谱进行表征。该方法能够调控等离子体结构的材料组成、尺寸、间隙、取向及对称性，适用于传感、成像、捕获、光刻及能量转换等领域。

研究不足

该方法需要对沉积角度和退火条件进行精确控制，以避免不必要的颗粒融合并确保均匀性。较高的退火温度可能导致基板上非预期的GLAD金沉积物发生融合，从而影响光学性能。

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