硅表面按需嵌入等离子体纳米颗粒的激光诱导周期性表面结构用于光学纳米传感

超短激光脉冲能够将电磁能量传递给物质，引起其局部加热，这既可用于通过烧蚀/蒸发去除材料，也可驱动界面化学反应。在此，我们展示了在上述功能化溶液中直接对硅片进行激光纳米织构化时，这两种过程可同时结合，从而产生具有实际意义的金属-半导体表面纳米形貌。这种独特的混合形貌表现为深亚波长硅基激光诱导周期性表面结构（LIPSSs），其周期极短可低至 70 nm，其高深宽比纳米沟槽中负载有通过激光诱导前驱体贵金属盐分解形成的可控量的等离子体纳米颗粒。此外，驱动还原过程的热局域化被用于产生局部修饰有不同等离子体活性纳米颗粒的表面形貌。负载可控量贵金属纳米颗粒的吸光深亚波长硅基 LIPSSs 代表了一种引人注目的结构，可用于等离子体相关应用，例如光学纳米传感，其中传播光波与高度局域化的电磁“热点”的高效耦合是一项强制性要求。为支持该论断，我们展示了这种混合形貌在基于荧光的溶液中纳摩尔浓度汞阳离子检测中的适用性。