用于双频表面增强二维红外光谱的等离子体三聚体

摘要： 将表面增强二维红外光谱技术（SE-2DIR）拓展至双频实验，可通过标记和探测分子不同位点的振动模式来研究薄层分子膜中的动力学过程与能量传递。当需要测量频率间隔较大的跃迁所涉及的交叉峰时，SE-2DIR要求等离激元纳米结构在相应频率处产生共振激发，且这些增强近场空间重叠，使同一分子内不同振动跃迁能被同步增强。金三聚体红外天线能将其臂间间隙内的增强场局域化。我们利用三聚体天线的对称性，分别调控面内等离激元激发的频率以匹配目标分子跃迁。在4-叠氮丁酸-N-羟基琥珀酰亚胺酯上实现了双频SE-2DIR测量，观测到羰基与叠氮伸缩振动模式（间隔370 cm?1）及羰基与C-N-C伸缩模式（间隔550 cm?1）之间的交叉峰。采用交叉偏振激光脉冲激发，可选择性地激活与相关分子跃迁共振的等离激元模式。这种基于合理等离激元模式设计的方案，显著增强了涉及大频率间隔跃迁的交叉峰信号——这是单一宽带等离激元模式无法实现的。