由石墨烯等离子体激元激发的多极太赫兹吸收光谱学

摘要： 太赫兹吸收光谱作为通过分子转动谱指纹识别分子种类的重要工具，在物理、化学和生物系统中发挥着关键作用。由于分子具有亚纳米级尺寸，辐射-物质耦合通常由偶极相互作用主导。本研究证明，通过太赫兹等离激元对多极跃迁的显著增强效应，可以观测到局域化石墨烯结构附近分子的多极转动光谱。特别地，针对同核双原子分子进行专项计算表明：具有核心纳米孔的微米级石墨烯环能同时实现强近场增强效应与固有的显著场局域化特性，可使H+2分子偶极禁阻太赫兹吸收截面增强8个数量级。这些发现揭示了纳米结构石墨烯作为多极太赫兹吸收光谱纳米级研究平台的巨大潜力——该平台不仅性能稳定，还能通过电学方式进行调控。