单根纳米线上激光偏振依赖的表面等离子体驱动催化反应SERS研究

【作者】 李泽； 王培杰；

【机构】 首都师范大学物理系北京市纳米光电子重点实验室；

【摘要】 单根纳米线作为一种新型SERS基底,具有高度重复性与高灵敏度^[1]。本文以代表性的一维纳米材料——纳米线作为SERS基底,研究了单根纳米线上激光偏振方向依赖的表面等离子体驱动的分子催化反应。实验中,利用纳米线的各个位点的均匀性和初始条件的等价性,通过纳米线上的不同位点对于反应分子的SERS信号降解进行补偿,并保障不同角度反应的初始条件的均一性,利用SERS光谱来获得激光偏振与纳米线轴线夹角变化时的分子催化反应效率监控。实验结果显示,反应物与生成物的SERS信号对纳米线的长轴与激光偏振方向的夹角θ极其敏感。当激光偏振方向与纳米线长轴方向垂直时,SERS信号被局域表面等离子体（LSPR）增强,由等离子体衰退产生的热电子驱动的催化反应效率显著提高。我们利用FDTD数值模拟了单根纳米线随着激发光偏振变化时的电磁场分布,进一步揭示了纳米线与基底形成的腔模的激发是问题的关键,如图1所示。进一步,我们利用暗场显微镜获得了单根纳米线的暗场散射光谱,如图2所示,随着偏振角度的变化,纳米线局域等离子体共振峰也逐渐增强。由此研究表明,我们可以利用SERS光谱技术监控纳米线上不同激光偏振下的催化反应,为精细调控表面等离子体驱动的催化反应提供了新的控制方法。更多还原