武汉大学学者合作在超分子等离激元研究领域取得新进展
- 2024/10/26 9:14:52 11639
- 来源：武汉大学
【仪表网 研发快讯】近日，《美国化学会志》(JACS)发表了武汉大学物理科学与技术学院丁涛课题组与高等研究院陈世贵/王璐课题组在超分子等离激元交叉前沿领域的合作研究成果。论文题为“Charge Transfer Plasmons Enabled by Supramolecular Plug: From Optoelectronic Switching to Enhanced Chiral Sensing”。物理科学技术学院2024级博士生李雅文、高等研究院2022级硕士生林思祎、物理科学技术学院2021级博士生张弛为论文的共同第一作者，丁涛和王璐为共同通讯作者。
图1.基于柱芳烃的超分子等离激元体系。(左)超分子等离激元的光学调控；(右)超分子等离激元的手性光学增强
由于表面等离激元具有较强的电磁场局域效应，它常被用来增强光与物质(分子)的相互作用，从而实现超灵敏的分子检测以及在单分子层面揭示分子的动力学过程。但是这种增强效应受到非局域和量子隧穿的影响存在增强极限，因此在亚纳米空腔内探寻新的手性增强机制对于单分子的手性光学探测具有重要意义。传统小分子和二维原子晶体的尺寸和光电特性都相对固定，超分子体系由于主客体相互作用使其具有灵活的可调光电特性。因此，将超分子系统与等离激元纳腔相结合有望发现新的传感机制和展现优异的传感性能。
在本工作中，丁涛课题组与王璐老师合作，利用柱芳烃(P5SA)的刚性结构及其合适的空腔大小，基于Au-S键在金膜上(NPoM)构建了一种超分子等离激元系统(图1)。他们利用这种柱芳烃超分子单层膜与客体结合后对等离激元纳腔导电率的调制作用实现了等离激元共振的调控。在激光激发下，热电子传输使得等离激元共振发生可逆的蓝移(图1左)。
他们进一步研究了该超分子系统的手性的传递与放大行为。通过等离激元耦合圆二色性(PCCD)机制,在引入手性客体之后，该超分子等离激元系统表现出良好的手性光学响应，平均g因子为0.2。与此同时，光激发下的等离激元热电子转移使得客体分子的手性得到进一步放大，不对称因子(g-factor)可高达0.5(图1右)。该研究成果不仅揭示了基于等离激元热电子转移的手性增强机制，同时也为进一步开发相关的超分子等离激元器件奠定了基础。
相关研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中央高校基本科研业务费和武汉科技厅资助。武汉大学科研公共服务条件平台为相关研究提供支撑服务。 新闻网讯(通讯员高妍)
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