Nat. Commun.：分子振动的片上声子增强红外近场检测

成果介绍

声子极化激元是由红外（IR）光与极性材料中的晶格振动强耦合形成的准粒子，可用于表面增强的红外吸收（SEIRA）光谱，甚至用于与纳米级分子的振动强耦合。

有鉴于此，近日，西班牙巴斯克科学基金会Rainer Hillenbrand等介绍并演示了一种紧凑的片上声子SEIRA光谱平台，该平台基于h-BN/石墨烯/h-BN异质结，该异质结位于金属分离栅极顶部，在石墨烯中形成p-n结。金属分离栅极将入射光集中并在异质结中发射双曲声子极化激元（HPhPs），同时作为SEIRA衬底和室温红外探测器。当薄有机层直接沉积在异质结上时，观察到光电流编码层的分子振动指纹，与标准远场吸收光谱相比，该指纹被强烈增强。详细的理论分析支持了本文的结果，进一步预测了当分子层接近深亚波长尺度时额外的灵敏度增强。未来的片上集成红外光源，如量子级联激光器，甚至是HPhPs的发电，都可能导致用于分子和气体传感的全片上声子SEIRA传感器。

图文导读

图1. 分子振动的片上声子SEIRA检测。

图2. HPhPs对片上光谱概念灵敏度的影响。

图3. 极化激元增强的近场光电流光谱与远场透射FTIR光谱。

图4. 1508 cm^-1处分子振动对比度与分子层厚度的关系。

图5. 对分子薄层亚波长尺度区域的理论灵敏度。

文献信息

On-chip phonon-enhanced IR near-field detection of molecular vibrations

（Nat Commun, 2024, DOI:10.1038/s41467-024-53182-9）

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-53182-9    

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