基于具有巨大热点区域的通道等离子体结构的超灵敏选择性气体传感器。

摘要： 我们展示了一种基于超材料等离子体结构的实验与理论研究，用于构建等离子体-分子耦合检测系统。只有当分子位于增强?。ㄈ鹊闱颍└浇辈拍苁迪指吡槊舳确肿蛹觳猓灰虼?，将目标分子引入热点区域以最大化等离子体-分子耦合效应是发展传感技术的关键。我们设计了一种由垂直取向的金属-绝缘体-金属（MIM）结构组成的超材料，其25纳米通道夹在两层金属薄膜之间，该结构能将分子输送至宽阔的峡谷状热点区域，为分子检测提供超灵敏平台。该超材料应用于二氧化碳和丁烷检测，其结构设计在4033 cm?1和2945 cm-1处产生共振峰，分别与C=O键和–CH2键的振动模式重叠。这两种共振模式的相互耦合产生了法诺共振，在对应的透射凹陷中可清晰观察到其独特峰位。此外，由于该垂直取向MIM结构具有微小占地面积，既能提高集成密度，又能在中红外区域以可忽略的背景噪声实现20 ppm浓度的检测，并保持高选择性。