美國研究人員第一次成功利用多重表面電漿共振(multiple plasmonic resonance)的方法，來增強材料在不同吸收波段的紅外光光譜。這項技術可望廣泛用來探測各種不同的材料結構，其中包含利用不同紅外波段的分子指紋(molecular fingerprint)來探測分子結構。
許多分子在紅外光的激發下會產生振動，尤其是生物分子。分子振動方式或振動模態可以反應出樣品中不同鍵結的特徵，因此探測這些振動模態的存有助於了解分子內部結構。
在此之前已有研究群證明可以經由設計製作出共振頻率落在電磁頻譜中紅外波段的金屬奈米粒子。這些金屬奈米粒子透過表面電漿子與光產生強烈的交互作用，可做為光學天線(optical antenna)來捕捉或吸收光，因此可藉由調整電漿共振頻率靠近或遠離各種分子振動模態，來探測分子的振動模態。
然而此技術的主要限制在於這種表面電漿共振只能增強某一小範圍內分子模態的光吸收，亦即只有少數的分子鍵結可以被觀察到，所以如何設計一個具有多重頻率的共振腔來增強不同的分子振動模態成為一個重要課題。波士頓(Boston)大學的Hatice Altu研究團隊使用兩條互相垂直的金奈米線，隔著一層數百奈米厚的氟化鎂薄膜排列在金膜上，此結構形成具有雙重共振帶的完美吸收體 (dual-band perfect absorber)，能吸收在此頻率範圍內超過90%的入射光。
相較於傳統單一金屬粒子只能提供一個狹窄的電漿共振帶，這種垂直排列的金屬奈米線可藉由破壞其對稱性來誘發多重的電漿共振帶，因此這種技術將來可望有效地應用在研究蛋白質結構和其他生物分子如脂質、核酸、和細菌等微生物。詳見ACS Nano｜DOI: 10.1021/nn3026468。
原始網站: http://nano.nchc.org.tw/
譯者:院繼祖(中原大學物理系)
責任編輯:劉家銘