使用散射型扫描近场光学显微镜研究石墨烯等离激元增强红外光谱的物理机制
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:11704085
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:A2206.微纳光学与光子学
- 结题年份:2020
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2020-12-31
- 项目参与者:李振军; 胡海; 刘瑞娜; 郭相东;
- 关键词:
项目摘要
Owing to its tunable plasmon resonance in the mid-infrared frequency range, graphene is an ideal material for infrared-enhancing substrate. The strong infrared plasmonic fields confined in deep sub-wavelength dimensions (i.e., infrared hot spots) make graphene plasmons enhanced infrared spectroscopy (GPEIRS) promising in promoting the sensitivity of the infrared spectroscopy drastically, thus pave the way to the ultimate sensitivity of single molecule infrared detection. However, due to the poor spatial resolution of the far-field research means such as Fourier transform infrared spectrometry (FTIR), the physical mechanisms of GPEIRS have not been fully uncovered yet, the graphene-based infrared-enhancing substrate thus cannot be rationally designed to its optimized form, and the latent high sensitivity of GPEIRS cannot be fully exploited. To break this deadlock, in this project, we propose to research the physical mechanisms of GPEIRS thoroughly by taking advantage of the nanoscale spatial resolution of the scattering-type scanning near-field optical microscope (s-SNOM), aiming to acquire the distribution law of the infrared hot spots at the surface of graphene-based infrared-enhancing substrate and the evolution rule of the enhanced molecular infrared spectrum with the varying coupling strength between the probed molecules and the graphene plasmons. Acquisitions of the aforementioned law and rule would deepen our understanding of the physical mechanisms of GPEIRS, and make the great sensitivity potential of GPEIRS fully fulfilled by enabling optimized design of the graphene-based infrared-enhancing substrate.
因其等离激元共振频率位于中红外波段且电学可调谐,石墨烯是一种理想的红外吸收光谱增强基底材料,以其作为增强基底的石墨烯等离激元增强红外光谱技术有望大幅提高红外光谱技术的检测灵敏度,甚至实现单分子红外检测。然而,受目前采用的远场研究手段空间分辨率的限制,石墨烯等离激元增强红外光谱具体的物理机制还未被完整地揭示,石墨烯红外增强基底的优化设计因而无法实现,石墨烯等离激元增强红外光谱技术潜在的巨大灵敏度优势无法得到发挥。为打破这一僵局,本项目拟利用散射型扫描近场光学显微镜纳米级的空间分辨率深入研究石墨烯等离激元增强红外光谱的物理机制,揭示石墨烯红外增强基底表面红外热点的分布规律及分子的红外增强光谱随其与石墨烯等离激元耦合强度变化的演变规律。这两大规律的获取将使我们更加深刻完整地理解石墨烯等离激元增强红外光谱的物理机制,进而通过对石墨烯红外增强基底的优化设计使这一红外增强技术的潜力得到充分发挥。
结项摘要
因其等离激元共振频率位于中红外波段且电学可调谐,石墨烯是一种理想的红外吸收光谱增强基底材料,以其作为增强基底的石墨烯等离激元增强红外光谱技术有望大幅提高红外光谱技术的检测灵敏度,甚至实现单分子红外检测。然而,受此前采用的远场研究手段空间分辨率的限制,石墨烯等离激元增强红外光谱具体的物理机制还未被完整地揭示,石墨烯红外增强基底的优化设计因而无法实现,这一技术潜在的巨大灵敏度优势无法得到发挥。为了使石墨烯等离激元红外增强技术的潜力得到充分发挥,本项目利用散射型扫描近场光学显微镜纳米级的空间分辨率深入研究了其物理机制,揭示了石墨烯红外增强基底表面红外热点的分布规律及分子的红外增强光谱随其与石墨烯等离激元耦合强度变化的演变规律,取得了一系列研究成果:(1)设计制备了柔性石墨烯红外增强基底;(2)设计制备了石墨烯等离激元气体传感器;(3)实现了大面积悬空石墨烯的制备;(4)解释了不同类型激元模式在石墨烯/氮化硼面内异质结处的耦合现象;(5)发展了复杂纳米结构近场图像的仿真方法;(6)实现了石墨烯等离激元的超快光调控;(7)发现了各向异性范德华晶体中波导模式双折射的可调谐特性;(8)系统总结了近场光学技术在纳米材料表征领域的应用。上述成果的取得有助于石墨烯等离激元增强红外光谱技术的进一步发展,推动其成为与表面增强拉曼光谱比肩的表面敏感技术。
项目成果
期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Modern Scattering-Type Scanning Near-Field Optical Microscopy for Advanced Material Research
用于先进材料研究的现代散射式扫描近场光学显微镜
- DOI:10.1002/adma.201804774
- 发表时间:2019-06-01
- 期刊:ADVANCED MATERIALS
- 影响因子:29.4
- 作者:Chen, Xinzhong;Hu, Debo;Liu, Mengkun
- 通讯作者:Liu, Mengkun
THz Near-Field Imaging of Extreme Subwavelength Metal Structures
极亚波长金属结构的太赫兹近场成像
- DOI:10.1021/acsphotonics.9b01534
- 发表时间:2020-03-18
- 期刊:ACS PHOTONICS
- 影响因子:7
- 作者:Chen, Xinzhong;Liu, Xiao;You, Guanjun
- 通讯作者:You, Guanjun
A Multibeam Interference Model for Analyzing Complex Near-Field Images of Polaritons in 2D van der Waals Microstructures
用于分析二维范德华微结构中极化子复杂近场图像的多光束干涉模型
- DOI:10.1002/adfm.201904662
- 发表时间:2019-08-20
- 期刊:ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
- 影响因子:19
- 作者:Liao, Baoxin;Guo, Xiangdong;Dai, Qing
- 通讯作者:Dai, Qing
Nanoimaging and Nanospectroscopy of Polaritons with Time Resolved s-SNOM
具有时间分辨 s-SNOM 的极化子纳米成像和纳米光谱
- DOI:10.1002/adom.201901042
- 发表时间:2020
- 期刊:Advanced Optical Materials
- 影响因子:9
- 作者:Yao Ziheng;Xu Suheng;Hu Debo;Chen Xinzhong;Dai Qing;Liu Mengkun
- 通讯作者:Liu Mengkun
低维纳米材料的近场光学表征
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:科学通报
- 影响因子:--
- 作者:胡德波;戴庆
- 通讯作者:戴庆
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--"}}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--" }}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--"}}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--" }}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--"}}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--" }}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}

内容获取失败,请点击重试

查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:
AI项目摘要
AI项目思路
AI技术路线图

请为本次AI项目解读的内容对您的实用性打分
非常不实用
非常实用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
您认为此功能如何分析更能满足您的需求,请填写您的反馈:
胡德波的其他基金
使用散射型扫描近场光学显微镜研究范德华晶体的光学各向异性
- 批准号:
- 批准年份:2020
- 资助金额:58 万元
- 项目类别:面上项目
相似国自然基金
{{ item.name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 批准年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}
相似海外基金
{{
item.name }}
{{ item.translate_name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 财政年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}