使用共振纳米天线的表面增强红外光谱

红外光谱是一种强大的工具，广泛用于研究和工业中，以实现无标记和明确的分子种类识别。不便的是，它在光谱分析微量材料（例如，在传感应用中的应用）时受到低红外吸收截面的限制。使用共振金属纳米天线的表面增强红外光谱，或称 "共振SEIRA"，克服了这一限制。这些共振激发的金属纳米结构具有电子（等离子体）的集体振荡特性，在纳米尺度上提供了巨大的电磁场。位于这些电磁场中的分子的红外振动增强了几个数量级，使得光谱表征达到了前所未有的灵敏度。在本综述中，我们介绍了共振SEIRA的概念，并讨论了基础物理，特别是分子和天线激发之间的共振耦合以及增强的空间范围及其与频率的相关性。基于这些基础知识，我们回顾了最大化SEIRA增强的不同途径，包括纳米结构几何形状、排列和材料的选择。此外，讨论了蛋白质检测、动态过程监测和超光谱红外化学成像等首次应用，展示了共振SEIRA的灵敏度和广泛应用性。