多元等离子体共振纳米结构的飞秒激光加工与拉曼检测应用

作者：冯艳硕; 梁密生; 卞晓蒙; 任光辉; 边洪录; 祝连庆^*

来源：红外与激光工程, 2023, 52(04): 123-131.

• 飞秒激光加工
• 多元等离子体纳米结构
• 局域表面等离子体共振
• 表面增强拉曼散射

以多元金属纳米薄膜(金、银)为基底，利用飞秒激光加工技术制备得到多元等离子体纳米结构，并研究了其局域表面等离子体共振效应(Local Surface Plasmon Resonance,LSPR)和表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)性能。利用时域有限差分(Finite Difference Time Domain,FDTD)软件模拟了不同情况下(单层金膜、金银双层金属薄膜的平面以及阵列结构)的电场分布情况。根据仿真结果，相较于平面金属膜来说，飞秒激光制备的微纳结构阵列附近区域产生电磁场增强，集中在结构边缘处，且其强度变化与预期结果基本保持一致。此外，使用浓度为10-4 M和10-6 M的罗丹明(R6G)溶液进行SERS性能测试。测试的结果表明，单层平面金膜基本没有SERS峰值信号出现，而单层金膜上制备的等离子体纳米结构附近出现峰值信号，双层金属薄膜上制备的等离子体纳米结构展现出更高的SERS峰值信号。多元金属等离子体纳米结构展示出更强的局域表面等离子体共振效应，从而在表面增强拉曼散射、光催化、生物传感等领域具有广泛的应用。

• 单位
  中国空间技术研究院; 北京信息科技大学; 北京卫星制造厂有限公司