長春應(yīng)化所在二維等離激元納米結(jié)構(gòu)研究上獲新進展

　　二維金屬等離激元納米結(jié)構(gòu)以其獨特的平面限域結(jié)構(gòu)和表面等離激元共振耦合效應(yīng)(plasmonic coupling)已成為納米電子學(xué)、能源催化和傳感檢測等領(lǐng)域的研究熱點。然而，由于缺乏對等離子體-電子耦合效應(yīng)的深入認識以及電極界面和材料的精確構(gòu)筑方法，二維金屬等離激元納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計和應(yīng)用一直面臨著重大挑戰(zhàn)。 

　　近期，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所金永東研究團隊在二維金屬等離激元納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計及其在納米電子學(xué)和電化學(xué)發(fā)光生物檢測應(yīng)用方面取得重要進展。他們通過在金納米粒子表面包裹致密的二氧化硅納米絕緣層來避免短路問題，并利用液/液界面自組裝的方式構(gòu)建了新穎的二維Au@SiO₂納米薄膜懸掛式納米電子學(xué)器件，成功揭示了傳統(tǒng)電子隧穿理論無法解釋的等離激元介導(dǎo)的長程電子（隧穿）輸運行為。 

　　在此基礎(chǔ)上，該團隊利用上述二維有序Au@SiO₂納米粒子薄膜獨特的光電性能，構(gòu)建了一種超高效plasmonic（金屬等離激元）電化學(xué)發(fā)光體系。通過精細納米調(diào)控，優(yōu)化光子散射增強、“熱點”效應(yīng)和能量共振轉(zhuǎn)移效應(yīng)三者之間的協(xié)同增效作用，實現(xiàn)了電化學(xué)發(fā)光信號的1000倍增強。進一步構(gòu)建了電化學(xué)發(fā)光免疫生物傳感器，實現(xiàn)了對前列腺特異性抗原(PSA)的超靈敏檢測，其檢測限低至3fgmL^-1。相關(guān)成果先后發(fā)表在Cell子刊iScience上（iScience, 2018, 8, 213-221.,iScience, 2019, 17, 267-276.）。 

　　上述研究為新型二維金屬等離激元納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計及其在納米電子學(xué)和生化傳感檢測領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新思路。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)項目以及中科院項目的支持。

（電分析化學(xué)國家重點實驗室）

圖1：二維Au@SiO₂納米薄膜及電子學(xué)器件表征

圖2：plasmonic電化學(xué)發(fā)光增強示意圖