基于紫外-可见-近红外光诱导力显微镜的等离激元纳米结构光学近场光谱与成像研究

背景

在光诱导力显微镜（PiFM）技术发展的早期阶段，莱斯大学研究团队发表了题为《等离激元纳米结构的光诱导力成像》的论文，成功实现了单个金纳米棒在其等离激元共振波长附近z方向场分布的空间映射（参见图1a）[1]。该研究通过实验结果与麦克斯韦应力张量模拟的高度吻合证实：”光诱导力显微镜是表征精密加工纳米结构异质性、SERS基底及多相（光）催化样品的革命性技术”。尽管该领域后续研究多被红外PiFM技术的突破性进展所取代[2]，但正如研究者所指出的：”同时具备纳米结构光学近场成像、形貌映射与光谱信息获取能力，且兼具高时空分辨率的技术，始终是纳米光子学领域迫切需求的突破性手段”[1]。因此，本应用说明将回归该技术的原始应用场景，重点展示可见光PiFM在等离激元纳米结构研究中所独有的空间分辨率优势。

自莱斯论文发表以来，技术领域的重要进展体现在可调谐可见光-近红外（NIR）光源的实现。当前光源可实现430 nm至1450 nm的连续波长调谐，其采用超连续光源与声光可调滤波器（AOTF）的组合方案，线宽范围从短波段的约2 nm至长波段的约10 nm。本研究中，我们通过可见光-近红外PiFM技术对金纳米棒与纳米圆盘样品进行了系统分析。