【摘 要】
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金纳米棒(AuNRs)以其优异的等离子体和物理化学性质而闻名,因此已广泛应用于各个领域,包括光谱学、传感、诊断学、生物技术和催化反应。它们在制备化学样品和生物传感器时尤其首选,因为它们的形状是可调控的,并且它们的局域表面等离子体共振(LSPR)峰是可调的。然而,由于Au NRs的相对较大的尺寸和形状分布,纵向等离激元共振可能难以组装和不均匀展宽。此外,Au NRs的电场局域化还不够强,限制了其在等
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金纳米棒(AuNRs)以其优异的等离子体和物理化学性质而闻名,因此已广泛应用于各个领域,包括光谱学、传感、诊断学、生物技术和催化反应。它们在制备化学样品和生物传感器时尤其首选,因为它们的形状是可调控的,并且它们的局域表面等离子体共振(LSPR)峰是可调的。然而,由于Au NRs的相对较大的尺寸和形状分布,纵向等离激元共振可能难以组装和不均匀展宽。此外,Au NRs的电场局域化还不够强,限制了其在等离子体增强光谱等方面的应用。Au纳米金字塔粒子(Au NBP)是一种具有两个尖端的对称结构,在电场中具有更强的约束性,在LSPR模式下具有更小的耗散。此外,通过调整Au NBP的针尖角度,可以将Au NBP的LSPR从可见光区(VLR)改为近红外区(NIR),使Au NBP成为一种很有前景的纳米材料,可用于生物成像探针、生物分析传感器和光谱学。由于强光-物质相互作用在量子计算、生物传感、纳米激光和有源等离子体器件中的应用,人们对其进行了广泛的研究。当等离激元和发射体之间的能量交换大于耗散时,由于强耦合而在频域产生拉比劈裂。尽管在复杂的组装结构(如二聚体和间隙结构)中已有大量报道,但是,在室温环境下在单个金属纳米颗粒中实现这种强耦合仍然是一个巨大的挑战。在实验中很难制备出合适的单一纳米颗粒限制电场强,并且具有低损耗。此外,种子结构不稳定,阻碍了其在高级制造中的应用。与其他纳米粒子相比,Au NBPs具有更好的化学稳定性和更高的尖端局部电场增强,是在室温下实现强耦合的很好的选择。在强耦合情况下,从VLR到NIR大范围可调谐,为生物和医学领域提供重要应用。据我们所知,近红外区Au NBPs与量子发射体之间存在强相互作用的报道很少。本文采用种子介导法合成了形状均一、粒径均匀的Au NBPs,纯度达95%。利用时域有限差分法(FDTD)对Au NBP的LSPR进行调谐,在可见光区和近红外区实现了模体积约1178nm3的单个量子点/双量子点与Au NBP的强耦合。模拟结果表明,在单个Au NBP的散射光谱中有70meV的拉比劈裂。此外,我们还比较了 Au NBPs和Au NRs在实现强耦合方面的光学响应,发现Au NBPs在降低损耗和局域增强电场方面优于Au NRs。结果表明,Au NBPs在材料、生物医学、量子信息等领域有着广泛的应用。
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