根據美國科學家最近的實驗結果，透電漿子奈米結構(plamonic nanostructure)二次發光(secondary light emission)背後的機制可能不是先前認為的雙光子吸收及螢光過程，而是由共振電子拉曼散射(resonant electronic Raman scattering)所造成。此研究結果有助於藉由二次發光現象改良醫學造影技術。 電漿子奈米結構是一種能加強材料內局部電磁場的金屬元件，這是因為入射光會與電漿子(導體中電子密度的量子化振盪行為)形成耦合。這類材料的光學性質與侷域性表面電漿子共振(localized surface plasmon resonance)直接相關，而此共振行為又與電子集合激發有關。這些奈米結構由於能發出「二次光」(secondary light)，逐漸被應用於化學感應器及體內造影中。 二次光的波長不同於原本入射的激發光，不過研究人員一直未能確定其本質。最近伊利諾伊大學厄巴納香檳分校(UIUC)的David Cahill等人以金奈米棒(nanorod)懸浮溶液為模型系統，進行脈衝雷射激發實驗，結果顯示共振電子拉曼散射(resonant electronic Raman scattering)可用來描述此發光現象。 某些材料如有機染料或磷光體等會吸收某些波長的光，稍後發出不同波長的光，此即螢光。在拉曼散射中，激發光則是被材料中的分子振動或電子-電洞對散射，其波長會立即轉移至其他波長。由於兩種機制都有波長改變，並不容易區分。 此研究團隊使用波長488 nm和785 nm的雷射激發金奈米棒，並且分析樣本所發出的光譜。他們發現在奈米棒電漿子共振處的發光現象會加強。團隊成員Jingyu Huang表示，電漿子結構發出的光波長小於原先激發光波長，過去學者常以雙光子吸收及螢光現象加以解釋，但該團隊認為此發光現象源於電子-電洞對導致的拉曼散射，而且他們的模型能成功預測脈衝雷射的功率、間隔及照光時間如何影響此二次發光行為。對此機制的進一步瞭解有助於發展須分析此類發光現象的生物造影技術。 該研究團隊目前計畫研究以微影技術所製造的電漿子結構。這將有助於解開此發光現象的其他謎團，譬如在極高雷射功率時，理論預測與實驗結果的不一致。詳見 PNAS | doi: 10.1073/pnas.1311477111。 |