利用极端等离子体光谱学追踪和控制金纳米间隙中的单层水
光学
2025-06-13 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
摘要
纳米间隙广泛存在于科学各领域，能够约束分子，从而改变化学反应，影响催化、腐蚀、光化学和传感等众多领域。然而，在环境条件下，尚不清楚水如何在纳米间隙中溶剂化，以及在名义上干燥的情况下何种水结构能够保留。尽管拉曼散射截面很低，表面增强拉曼光谱（SERS）仍可用于研究硬币金属表面的水。利用由有机间隔分子精确定义的亚纳米间隙的紧密堆积金纳米颗粒多层聚集体，我们实现了稳定且大幅的SERS增强，从而能够系统研究这些受限空间内的水。空气中看似干燥的晶面表现出单层水膜覆盖，仅在浸入溶液时氢键才重新出现。在施加负电势下，表面水在金属晶面上发生重取向，对应于水二聚体预期的四重振动峰出现明显的光谱偏移。将纳米间隙置于氘代水中进行比较，也揭示了单个水分子如何在这样的纳米间隙中结合到有机间隔分子上。对水包覆层的真实建模将有助于更好地理解催化和接触化学。
引用
@article{arxiv.2506.10199,
title = {Tracking and controlling monolayer water in gold nanogaps using extreme plasmonic spectroscopy},
author = {Elle W. Wyatt and Sarah May Sibug-Torres and Rakesh Arul and Marika Niihori and Tabitha Jones and James W. Beattie and Bart de Nijs and Jeremy J. Baumberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.10199},
year = {2025}
}