金纳米棒间隙纳米天线中实现高效 SERS 性能的长度灵活策略

基于金纳米棒二聚体纳米天线的表面增强拉曼光谱(SERS)在多种应用中展现出巨大潜力。这体现在其常用的 SERS 性能指标——增强因子(EF)——具有较大数值,该因子本质上为间隙处(目标分子待测位置)电场积分的四次方。然而,纳米棒长度的制备误差会导致增强因子出现显著变化,从而在 EF 较低时造成性能局限。本文报道了应对该问题的设计与工艺两方面策略。首先,我们证明通过将纳米棒直径从 360 nm 减小至 260 nm,可在任意纳米棒长度下避免 EF 极小值,从而缓解制备误差的影响。此外,我们还探讨了入射波偏振与方向对 EF 的影响。模拟结果表明,通过将激发光倾斜偏离正入射,可在原本增强较低的情况下显著提升 EF。尤其是对于直径为 360 nm 的情形,这一效果尤为明显。上述发现拓展了金纳米棒二聚体纳米天线的制备容差,拓宽了其适用范围,从而实现更稳健可靠的 SERS 性能。重要的是,我们还证明这些策略同样适用于端部被覆盖的纳米棒天线,后者对于实现将 SERS 与电学输运测量相结合的混合器件具有特殊意义。