長(zhǎng)春應(yīng)化所二維等離激元納米結(jié)構(gòu)研究取得新進(jìn)展

　　二維金屬等離激元納米結(jié)構(gòu)以其獨(dú)特的平面限域結(jié)構(gòu)和表面等離激元共振耦合效應(yīng)，已成為納米電子學(xué)、能源催化和傳感檢測(cè)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而，由于缺乏對(duì)等離子體-電子耦合效應(yīng)的深入認(rèn)識(shí)以及電極界面和材料的精確構(gòu)筑方法，二維金屬等離激元納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用一直面臨著重大挑戰(zhàn)。

　　近期，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所金永東研究團(tuán)隊(duì)在二維金屬等離激元納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其在納米電子學(xué)和電化學(xué)發(fā)光生物檢測(cè)應(yīng)用方面取得新進(jìn)展。他們通過在金納米粒子表面包裹致密的二氧化硅納米絕緣層來(lái)避免短路問題，并利用液/液界面自組裝的方式構(gòu)建了新穎的二維Au@SiO2納米薄膜懸掛式納米電子學(xué)器件，成功揭示了傳統(tǒng)電子隧穿理論無(wú)法解釋的等離激元介導(dǎo)的長(zhǎng)程電子（隧穿）輸運(yùn)行為。

　　在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)利用上述二維有序Au@SiO2納米粒子薄膜獨(dú)特的光電性能，構(gòu)建了一種超高效plasmonic（金屬等離激元）電化學(xué)發(fā)光體系。通過精細(xì)納米調(diào)控，優(yōu)化光子散射增強(qiáng)、“熱點(diǎn)”效應(yīng)和能量共振轉(zhuǎn)移效應(yīng)三者之間的協(xié)同增效作用，實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的1000倍增強(qiáng)。研究人員進(jìn)一步構(gòu)建了電化學(xué)發(fā)光免疫生物傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)前列腺特異性抗原(PSA)的超靈敏檢測(cè)，其檢測(cè)限低至3fgmL-1。相關(guān)成果發(fā)表在iScience上（iScience, 2018, 8, 213-221,iScience, 2019, 17, 267-276）。

　　上述研究為新型二維金屬等離激元納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其在納米電子學(xué)和生化傳感檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新思路。該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目以及中科院項(xiàng)目的支持。

二維Au@SiO2納米薄膜及電子學(xué)器件表征

plasmonic電化學(xué)發(fā)光增強(qiáng)示意圖