等離激元增強光譜：單分子熒光及光與物質的相互作用

　　李劍鋒教授課題組在等離激元增強單分子熒光的研究中取得階段性進展。相關研究成果以“Elucidating Molecule-Plasmon Interactions in Nanocavities with 2 nm Spatial Resolution and at Single-Molecule Level”為題在線發表于Angew. Chem. Int. Ed.。

　　等離激元納米光腔可以將光場局域在納米尺度內，從而極大地增強和調控位于納米腔內的分子與光的相互作用。這種納米尺度的相互作用將顯著改變分子的性質和發光過程，如加速或抑制分子的發光速率、調制分子發光頻率和譜形等。為了深入理解納米尺度下等離激元與分子之間復雜的相互作用，需要對等離激元光腔、分子以及二者相互作用進行精細調控，這仍是一個重大的挑戰。

　　本研究通過構建Ag納米立方體/聚合物/平滑Au膜光學納米空腔結構，結合分子在腔體中的空間位置的精確調控，在常溫常壓下成功地實現了分子與等離激元相互作用的操控。借助表面增強拉曼（SERS）和表面增強熒光（SEF）信號強度梯度，驗證了在納米間隙（10 nm）內限域光電場的空間不均勻性。此外，通過高局域電磁場獲得了單個分子增強的熒光信號，發現在室溫下單分子熒光的發光在±7 meV 范圍內隨機變化。該現象是來自限域等離激元納腔中分子和納腔的自相互作用。計算表明當分子與腔體相對位置發生隨機變化，其熒光能量可以在±6 meV內發生變化，與實驗結果相吻合。

　　該研究工作在李劍鋒教授指導下完成。我院博士生張凡利和易駿博士（已畢業）為論文共同第一作者。碩士研究生彭微、博士后Petar M. Radjenovic、張華副教授、田中群教授參與了部分工作。該工作得到國家自然科學基金、高校基本科研業務費等資助。