天线增强的水环境中具有超分辨与高灵敏度的红外光诱导力成像
光学
2021-08-31 v2
摘要
针尖增强红外光谱与成像已广泛用于前沿研究，以深入理解纳米尺度界面的组成、结构与功能。然而，分子单层灵敏度仅在固/气界面上得到证明。在水环境中，由于悬臂振荡的强阻尼与背景红外吸收，灵敏度降低极大地限制了针尖增强红外纳米光谱的实际应用。在此，我们展示了水环境中结合光诱导力（PiF）显微镜与共振天线的超灵敏纳米尺度红外光谱与成像。针尖末端与天线间高度受限的电磁场将光诱导力极大放大至可检测水平，而经由等离子体内部反射模式的激发使环境吸收最小化。功能化于AFM针尖上的聚二甲基硅氧烷（PDMS）层（约1-2 nm厚度）已借助不同尺寸天线在水环境中成功识别。由PDMS约604个化学键的采样体积经天线上的电（E）场分布映射确认具亚10 nm空间分辨率，这强烈暗示界面光谱的所需要求。该平台首次展示了光诱导力显微镜在水环境中的应用，提供了一种实现高度增强纳米尺度红外信号的全新配置，对水环境中界面与纳米系统的未来研究极具前景。
引用
@article{arxiv.2009.11555,
title = {Antenna enhanced infrared photoinduced force imaging in aqueous environment with super-resolution and hypersensitivity},
author = {Jian Li and Jie Pang and Zhen-dong Yan and Junghoon Jahng and Jin Li and William Morrison and Jing Liang and Qing-Ying Zhang and Xing-Hua Xia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.11555},
year = {2021}
}