用于超灵敏表面增强红外吸收谱的金纳米间隙天线对

表面增强红外吸收(SEIRA)谱在化学检测方面具有非凡的潜力，可以与表面增强拉曼谱(SERS)形成互补，但是由于SEIRA起步较晚，在检测灵敏度方面落后于SERS。近期美国莱斯大学(Rice University)的Halas组报道了利用具有纳米间隙对的三维金属结构实现了超高灵敏度的SEIRA谱检测。他们采用间隙为3 nm的蝴蝶结形金纳米天线，这种三维结构可以把中红外频段的入射波局域在结构内，获得10⁷的SEIRA增强因子，比以前报道的SEIRA基底的增强因子高两个数量级，因此可以实现对约500个4-NTP分子或约600个4-MTP分子的检测。下图给出了具有纳米间隙的蝴蝶结形金纳米天线的SEM照片和结构示意图。SEIRA基底的制作采用了两步法电子束曝光工艺以获得小于3 nm的间隙，另外，对于二氧化硅间隙层的厚度做了最优化处理，使检测灵敏度达到了分子水平。这种超灵敏的SEIRA基底可直接利用标准的商用FTIR仪器进行检测，具有实际应用价值。同时，这种设计为通往单分子SEIRA检测提供了一种新思路。此项工作发表在Nano Lett. 2017, 17,5768-5774

具有纳米间隙天线的反射型SEIRA基底。图a为SEIRA基底上表面的SEM图；图b-d为单一蝴蝶结结构的不同放大倍数下的SEM图；图e为反射型SEIRA基底三维结构示意图；图f和图g分别给出了蝴蝶结结构的设计尺寸（R=2 µm, i=45 nm, j=145 nm, h=100nm, g=3 nm）。