尖端增强力两种物理起源（偶极力与热效应）的纳米尺度光谱研究

Jahng, J., Park, S., Morrison, WA., Kwon, H.
arXiv preprint

Abstract

当光照射金属针尖与样品形成的结区时，不同机制可能同时贡献于所测光诱导力。特别值得关注的是针尖与样品中诱导偶极子间的瞬时作用力，以及结区热效应产生的力。这两种力的关键区别在于其光谱行为：热响应幅度遵循耗散型洛伦兹线型，反映光与物质的热交换过程；而诱导偶极力响应呈现色散型光谱，与材料极化率的实部相关。由于两种作用力幅度时常相当，新发展的光诱导力显微镜（PiFM）中纳米级化学选择性的起源常不明确。本文通过理论与实验证明光吸收后引发的纳米尺度热膨胀如何在PiFM中产生光诱导力——该机制迄今未被揭示。进一步地，我们阐明如何通过调控样品弛豫时间区分热力与诱导偶极力。本研究有助于阐释异质材料的纳米级化学测量结果，并揭示范德瓦尔斯材料中光-物质耦合的本质特性。