单红外天线场增强分子振动散射的实验验证

表面增强红外吸收（SEIRA）光谱利用纳米光子结构附近的场增强，对（生物）分子进行高灵敏度表征。SEIRA 光谱中观测到的振动特征通常被解释为场增强的分子吸收。本文研究了单天线近场中的分子振动，并表明该振动特征同样可以很好地用场增强的分子散射来解释。尽管分子的红外散射截面与其吸收截面相比可以忽略不计，但分子散射场与入射场之间的干涉使分子振动散射引起的光谱特征增强了 10 个数量级，从而变得与场增强的分子吸收一样大。我们提供了实验证据，表明场增强的分子散射是可以测量的，其强度随局部场增强的四次方变化，并且完全解释了 SEIRA 光谱中振动特征的幅度与线型。我们的工作可能为开发利用所提散射概念的高灵敏度 SEIRA 传感器开辟新途径。