Un groupe de recherche dirigé par Shunping Zhang et Hongxing Xu à l'Université de Wuhan, Chine, a développé une technique SERS quantitative pour sonder les champs plasmoniques maximaux avant que des effets tels que l'effet tunnel électronique ne deviennent dominants. Les chercheurs se sont tournés vers le bisulfure de molybdène (MoS 2 )-un graphène-like, couche atomique bidimensionnelle pour régler la distance entre une nanoparticule d'or et un film d'or lisse.

L'amélioration du champ plasmonique est la pierre angulaire d'un large éventail d'applications, notamment la spectroscopie améliorée de surface, sentir, optique non linéaire, et une récolte légère. Les champs plasmoniques les plus intenses apparaissent généralement dans des espaces étroits entre les nanostructures métalliques adjacentes, surtout lorsque la séparation descend à l'échelle subnanométrique. Cependant, Sonder expérimentalement les champs plasmoniques dans un si petit volume remet toujours en question les techniques de nanofabrication et de détection.

La mesure des signaux de diffusion Raman amplifiée en surface (SERS) à partir d'une sonde à l'intérieur de la région du nanogap est une voie prometteuse pour le faire, mais la méthode est toujours confrontée à plusieurs problèmes insolubles :(i) comment créer un écart subnanométrique contrôlable en largeur avec une géométrie bien définie, (ii) comment insérer la nanosonde dans un espace aussi étroit, et plus important, (iii) comment contrôler l'alignement de la sonde par rapport à la composante de champ plasmonique la plus forte. Quoi de plus, le laser d'excitation doit correspondre aux résonances plasmoniques à la fois en longueur d'onde et en polarisation pour une amélioration plasmonique maximale. Ces exigences sont difficiles à satisfaire simultanément dans les SERS classiques utilisant des molécules comme sonde.

Pour surmonter toutes ces limitations, un groupe de recherche dirigé par Shunping Zhang et Hongxing Xu à l'Université de Wuhan, Chine, a développé une technique SERS quantitative pour sonder les champs plasmoniques maximaux avant que des effets tels que l'effet tunnel électronique ne deviennent dominants. Les chercheurs se sont tournés vers le bisulfure de molybdène (MoS 2 ), un graphène, couche atomique bidimensionnelle pour régler la distance entre une nanoparticule d'or et un film d'or lisse. Pour la première fois, les composantes du champ proche plasmonique dans les directions verticale et horizontale dans les nanocavités plasmoniques d'épaisseur atomique ont été mesurées quantitativement en utilisant de minuscules flocons de cristaux atomiques bidimensionnels comme sondes.

Dans leur configuration, les chercheurs peuvent s'assurer que la sonde remplie dans l'espace a une orientation de réseau bien définie de telle sorte que les vibrations du réseau sont précisément alignées avec les composantes du champ plasmonique. Ces sondes en réseau sont exemptes de blanchiment optique ou de sauts de molécules (entrée/sortie du point chaud) comme dans les expériences SERS traditionnelles. Ils ont réalisé l'extraction quantitative des champs plasmoniques dans le nanogap en mesurant l'intensité du SERS à partir des modes de phonons hors plan et dans le plan du MoS. 2 .

La robustesse du cristal atomique 2D en tant que sondes SERS fait de SERS un outil analytique quantitatif au lieu d'un outil qualitatif dans la plupart des applications précédentes. Aussi, ces conceptions uniques pourraient fournir un guide important pour mieux comprendre les effets de la mécanique quantique ainsi que les interactions photon-phonon améliorées par plasmons et promouvoir de nouvelles applications pertinentes, comme la plasmonique quantique et l'optomécanique nanogap.