Wechsel von plasmonischen Nanogaps zwischen klassischen und quantenmechanischen Regimen mit supramolekularen Wechselwirkungen

Im Bereich der extremen Nanophotonik unterstützen Nanogap-Plasmonen zuverlässige Feldverstärkungen von bis zu 1000, die einzigartige Möglichkeiten bieten, um auf ein einzelnes Molekül für starke Kopplung und ein einzelnes Atom für Quantenkatalyse zuzugreifen. Die quantenmechanischen Plasmonen sind faszinierend, aber schwer zu modulieren, hauptsächlich wegen des Mangels an geeigneten Abstandshaltern, die die Sub-1-nm-Lücken reversibel ansteuern können. Hier demonstrieren wir, dass supramolekulare Systeme aus Oligoamid-Sequenzen die Gap-Plasmonen von Au-Nanopartikeln auf einer reflektierenden Oberfläche zwischen klassischen und quantenmechanischen Tunnelregimen über supramolekulare Wechselwirkungen reversibel umschalten können. Die Ergebnisse zeigen eine detaillierte Plasmonverschiebung nahe der quantenmechanischen Tunnelgrenze, die gut mit sowohl klassischen als auch quantenmäßig korrigierten Modellen übereinstimmt. Im quantenmechanischen Tunnelregime demonstrieren wir, dass plasmonisches heißes Elektronentunneln die quantenmechanischen Plasmonen weiter blauverschieben kann aufgrund der erhöhten Leitfähigkeit in den Nanogaps, was es zu einem vielversprechenden Prototyp für optisch einstellbare quantenplasmonische Geräte macht.