用于高效增强分子发射体光致发光的平面等离子体纳米腔

摘要： 通过光消光和光致发光方法研究了由金属纳米颗粒与薄金属薄膜（二者间以薄介电发光膜-间隔层分隔）耦合形成等离激元间隙模式的效果，实验采用三层平面结构Au纳米颗粒单层/虫胶-染料薄膜/Au薄膜纳米结构，其中间隔层厚度在8-47纳米范围内变化。消光谱中观察到光消光增强3倍及等离激元模式红移90纳米。当间隔层厚度为8纳米时，与裸露的虫胶-染料薄膜相比，Au纳米颗粒单层/虫胶-染料薄膜/Au薄膜纳米结构显示出染料光致发光增强37倍及染料光致发光带显著红移48纳米。间隔层厚度减小会导致染料光致发光增强因子增大，表明间隙模式场增强。有限时域差分法计算显示间隙模式场强度随间隔层厚度的变化与实验数据具有良好定量一致性，证实了间隙模式在平面金属纳米颗粒单层/介电薄膜/金属薄膜等离激元纳米腔结构中电磁场增强的关键作用。通过调节间隔层厚度可可控改变位于间隙中的分子发射体的光谱位置和发光增强因子，该特性可用于新型纳米光子器件及单分子高灵敏检测。