水溶液中天线阵列增强型衰减全反射红外分析技术

Li, J., Yan, Z., Li, J., Wang, Z., Morrison, W., Xia, XH.
Nanoscale

Abstract

衰减全反射表面增强红外吸收光谱（ATR-SEIRAS）是一种强大的技术，可在水溶液动态反应过程中提供结构与功能信息。现有局限性在于难以原位实时从背景水信号中提取痕量分析物的特征信号。本研究提出一种新型ATR-SEIRAS平台，将大规模三角形金天线阵列集成于传统ATR-IR平台，显著提升该分析技术的灵敏度。通过纳米球光刻技术在硅棱镜上制备了平方厘米级有序金天线阵列，其尺寸依赖性阵列共振与入射偏振及天线取向关联性弱，使得无需显微镜即可实现天线阵列增强红外检测。此外，得益于硅的高折射率（3.4），分析物吸附诱导折射率变化引起的天线共振漂移被最小化。作为验证，我们动态监测了痕量蛋白质在天线阵列表面的吸附过程，实测信号增强因子超三百倍。该平台为在商用红外仪器中实现水环境下的天线阵列增强红外光谱应用开辟了新途径，对需要信号增强的界面研究极具前景。

DOI: 10.1039/c9nr04032c