【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，《美國化學(xué)會志》(JACS)發(fā)表了武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院丁濤課題組與高等研究院陳世貴/王璐課題組在超分子等離激元交叉前沿領(lǐng)域的合作研究成果。論文題為“Charge Transfer Plasmons Enabled by Supramolecular Plug: From Optoelectronic Switching to Enhanced Chiral Sensing”。物理科學(xué)技術(shù)學(xué)院2024級博士生李雅文、高等研究院2022級碩士生林思祎、物理科學(xué)技術(shù)學(xué)院2021級博士生張弛為論文的共同第一作者，丁濤和王璐為共同通訊作者。
 

　　圖1.基于柱芳烴的超分子等離激元體系。(左)超分子等離激元的光學(xué)調(diào)控；(右)超分子等離激元的手性光學(xué)增強(qiáng)
 

　　由于表面等離激元具有較強(qiáng)的電磁場局域效應(yīng)，它常被用來增強(qiáng)光與物質(zhì)(分子)的相互作用，從而實(shí)現(xiàn)超靈敏的分子檢測以及在單分子層面揭示分子的動力學(xué)過程。但是這種增強(qiáng)效應(yīng)受到非局域和量子隧穿的影響存在增強(qiáng)極限，因此在亞納米空腔內(nèi)探尋新的手性增強(qiáng)機(jī)制對于單分子的手性光學(xué)探測具有重要意義。傳統(tǒng)小分子和二維原子晶體的尺寸和光電特性都相對固定，超分子體系由于主客體相互作用使其具有靈活的可調(diào)光電特性。因此，將超分子系統(tǒng)與等離激元納腔相結(jié)合有望發(fā)現(xiàn)新的傳感機(jī)制和展現(xiàn)優(yōu)異的傳感性能。
 

　　在本工作中，丁濤課題組與王璐老師合作，利用柱芳烴(P5SA)的剛性結(jié)構(gòu)及其合適的空腔大小，基于Au-S鍵在金膜上(NPoM)構(gòu)建了一種超分子等離激元系統(tǒng)(圖1)。他們利用這種柱芳烴超分子單層膜與客體結(jié)合后對等離激元納腔導(dǎo)電率的調(diào)制作用實(shí)現(xiàn)了等離激元共振的調(diào)控。在激光激發(fā)下，熱電子傳輸使得等離激元共振發(fā)生可逆的藍(lán)移(圖1左)。
 

　　他們進(jìn)一步研究了該超分子系統(tǒng)的手性的傳遞與放大行為。通過等離激元耦合圓二色性(PCCD)機(jī)制,在引入手性客體之后，該超分子等離激元系統(tǒng)表現(xiàn)出良好的手性光學(xué)響應(yīng)，平均g因子為0.2。與此同時(shí)，光激發(fā)下的等離激元熱電子轉(zhuǎn)移使得客體分子的手性得到進(jìn)一步放大，不對稱因子(g-factor)可高達(dá)0.5(圖1右)。該研究成果不僅揭示了基于等離激元熱電子轉(zhuǎn)移的手性增強(qiáng)機(jī)制，同時(shí)也為進(jìn)一步開發(fā)相關(guān)的超分子等離激元器件奠定了基礎(chǔ)。
 

　　相關(guān)研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)和武漢科技廳資助。武漢大學(xué)科研公共服務(wù)條件平臺為相關(guān)研究提供支撐服務(wù)。 新聞網(wǎng)訊(通訊員高妍)