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扫描隧道模式下针尖增强拉曼光谱观测偶氮苯自组装单分子层中的分子弯曲研究
摘要： 针尖增强拉曼光谱（TERS）能够放大偶氮苯自组装单分子层（SAMs）极其微弱的拉曼响应，从而实现对样品表面纳米尺度的化学表征。最近，我们建立了一个物理模型来描述扫描隧道模式（STM-TERS）下探测的偶氮苯SAMs的TERS强度，该模型考虑了隧穿结内强电场引起的分子弯曲。该模型很好地预测了金多晶膜（111）上己基偶氮苯SAM（AzoC6）的TERS强度随针尖与基底间电场变化的实验现象。然而，在相同条件下研究烷基链长度约为前者两倍的长链十一烷基偶氮苯（AzoC11）SAM的TERS强度时，发现模型与实验存在差异。本研究通过引入针尖与SAM间机械相互作用导致的额外弯曲机制（当针尖-样品距离小于分子长度时产生），扩展了分子弯曲模型。改进后的模型能准确描述AzoC6和AzoC11在偏压或针尖-样品距离变化时的TERS强度行为。最终我们定量确定了两种分子弹性性质的差异，从物理层面解释了两种SAMs TERS强度行为的区别。
关键词： STM-TERS（扫描隧道显微镜针尖增强拉曼光谱）、自组装单分子层（SAMs）、针尖增强拉曼光谱（TERS）、分子弯曲、偶氮苯
更新于2025-09-19 17:13:59
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单等离子体热点中分子尺度的近场等离子体与温度直接评估
摘要： 针尖增强拉曼光谱（TERS）目前被公认为探索纳米尺度的重要但尚处于发展阶段的技术。然而，我们对关键参数的认知不足仍限制了其作为用户友好型分析工具的潜力。针尖表面等离激元共振、近场温升导致的加热效应以及空间分辨率，无疑是三个亟待解析的具有挑战性的实验参数。但它们也是最根本需要探究的参数，因为这些参数最终会影响被测分子的状态，进而影响探测信号。本文提出一种直接且纯实验的方法，可获取对TERS信号有直接贡献的分子所经历的等离激元共振和近场温度的定量信息。通过同时探测斯托克斯和反斯托克斯光谱强度，利用标准TERS实验设备评估分子层面和时间函数上的详细近场光学响应。以共价键合在超平整金表面上的自组装16-巯基十六烷酸单分子层作为示范样品。光谱中闪烁线的观测还提供了关于横向分辨率的关键信息，并揭示了实验过程中针尖原子尺度热致形貌变化的迹象。本研究首次获取了TERS条件下对实验起关键影响的物理参数的分子级信息，从而提升了TERS在日常操作中的可用性。所获信息对任何实验性等离激元研究以及TERS在纳米尺度测温领域的应用都具有核心意义。
关键词： 表面等离子体共振、纳米级温度测量、针尖增强拉曼光谱（TERS）、空间分辨率、近场温升
更新于2025-09-19 17:13:59