等离激元物理化学——单分子研究的机遇和挑战

摘要

表面等离激元是自由电子限域在金属表面的一种集体电荷密度振荡,通过扫描探针显微镜,将约束在纳米尺度的表面等离激元极化并产生共振,可以在纳腔中产生极大增强的电磁场.利用纳腔等离激元的宽频、局域与增强特性,并结合扫描探针显微镜的极高空间和能量分辨能力,为在单分子尺度上研究激发以及激发态衰变特性提供了前所未有的手段和能力.如通过频谱匹配调控,近年来在单分子电致发光与拉曼散射方面取得了突破性进展,不仅实现了亚纳米空间分辨的单分子拉曼光谱成像,以及紧邻不同分子的光谱识别,而且首次在单分子水平上展示了分子间相干偶极耦合的实空间光学特征,从实空间上展示了分子间能量转移的相干特征等等.这些研究结果对了解分子激发态和动力学过程、分子间以及分子与环境间的能量转移,表面化学与光化学过程、甚至分子纠缠体系的构筑,都具有重要的意义和实用价值.