Dark plasmons in hot spot generation and polarization in interelectrode nanoscale junctions
相邻金属纳米结构之间的纳米级间隙在照射时产生非常大的场增强，称为“热点”。通常已知具有跨间隙（沿着颗粒间轴）偏振的电场的入射光诱导最强的表面增强拉曼光谱（SERS）增强。然而，在这里，我们表明，对于位于纳米线连接扩展的Au电极内的纳米间隙，最大的增强和所得的SERS发射发生时，入射光的电场沿间隙（横向于电极间轴）偏振。这种令人惊讶的和违反直觉的偏振依赖性的结果，从一个强的偶极等离子体振子模式，共振横向跨越纳米线，耦合与暗多极模式所产生的微妙的内在不对称的纳米间隙。这些模式产生高度可再现的SERS增强，至少比这些结构中的纵模大一个数量级。
2013-03-25 cond-mat.mes-hall
Temperature Dependent Thermal Boundary Conductance of Monolayer MoS$_2$ by Raman Thermometry
基于二维（2D）材料的纳米器件的电学和热学行为通常受到其接触和界面的限制。在这里，我们报告的温度依赖的热边界电导（TBC）的单层MoS $_2$与AlN和SiO $_2$，使用拉曼测温与激光诱导加热。二维材料的温度依赖性光吸收在此类实验中至关重要，我们在此首次在室温以上进行表征。我们在室温附近获得了TBC ~ 15 MWm的$^-$ $^2$ K $^-$ $^1$，在300 - 600 K范围内随着~ T $^0$ $^.$ $^6$ $^5$的增加而增加. MoS $_2$与两种衬底的类似TBC表明MoS $_2$是具有较弱声子辐照度的“较软”材料，并且相对低的TBC表明这种界面在2D器件的能量耗散中存在关键瓶颈。我们的方法需要正确执行2D材料的拉曼测温，我们的发现是理解纳米级能量耦合的关键。
2020-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanopore creation in graphene at the nanoscale for water desalination
本文提出利用氩等离子磁控溅射在石墨烯中可控创建纳米孔，并设计了一种带纳米孔的双石墨烯电极水过滤装置，实现了最高渗透率、近100%盐截留率及力学性能提升，对开发海水淡化膜意义重大。
2023-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain Modulation of Graphene by Nanoscale Substrate Curvatures: A Molecular View
空间非均匀应变对于石墨烯赝磁场和能带结构的工程设计是重要的。尽管在应变工程的广泛兴趣，仍然是缺乏对设备兼容的应变模式，由于有限的理解的结构应变关系的控制。在这里，我们研究衬底的曲率和应变曲线的石墨烯通过结合实验和理论研究的模型系统：石墨烯上紧密堆积的SiO2纳米球具有不同的直径（20-200 nm）的效果。实验上，通过定量拉曼分析，我们观察到部分粘附和褶皱特征，发现较小的纳米球在石墨烯中诱导较大的拉伸应变，理论上，分子动力学模拟证实了相同的微观结构和应变的尺寸依赖性，并揭示了较大的应变是由较小的纳米球和石墨烯之间较强的、不均匀的相互作用力引起的。这种对应变机制的分子水平理解对于石墨烯和其他二维材料的应变工程非常重要。
2018-03-05 cond-mat.mes-hall
The structure and properties of graphene supported on gold nanoparticles
石墨烯覆盖的金属纳米颗粒构成了一种新型的杂化材料，它提供了一个独特的平台，研究等离子体效应，表面增强拉曼散射（SERS），和金属-石墨烯在纳米尺度上的相互作用。这种混合材料是通过将化学气相沉积生长的石墨烯转移到在二氧化硅晶片上产生的紧密间隔的金纳米颗粒上来制造的。利用原子力显微镜、光学反射光谱、扫描隧道显微镜和共焦拉曼光谱等技术研究了纳米颗粒负载石墨烯的形貌和物理性能。这项研究表明，石墨烯拉曼峰增强的一个因素，这取决于激发波长，根据表面等离子体共振的金纳米粒子，也对石墨烯纳米粒子的距离，这是调整退火在中等温度下。所观察到的SERS活性与石墨烯的纳米级尺寸相关。STM和STS测量表明，石墨烯中的电子态的局域密度调制的底层的金纳米粒子。
2015-04-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Phonon dispersion of nanoscale honeycomb phononic crystal: gigahertz and terahertz spectroscopy comparison
本研究实验对比了纳米级蜂窝状硅声子晶体在千兆赫（连续近似成立）和太赫兹（连续近似失效）范围的声子色散，发现前者与连续模型模拟吻合、后者与体硅无差异，揭示了连续模型的适用边界。
2024-07-25 cond-mat.mes-hall
An open-source platform to study uniaxial stress effects on nanoscale devices
我们提出了一个自动测量平台，使表征纳米器件的电输运和光学光谱作为单轴应力的函数。我们提供对机械设备、基板设计和制造以及仪器控制软件的深入了解和详细描述，这些软件是在开源许可下提供的。该平台的能力是通过表征的InAs纳米线器件的压阻使用电输运和拉曼光谱的组合证明。该测量平台的优点突出了与最先进的InAs纳米线的压阻测量相比。我们设想，这种方法的系统应用将提供新的见解的物理纳米器件和新型材料的电子，从而有助于评估的潜力，应变作为纳米电子技术助推器。
2017-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Momentum-resolved surface enhanced Raman scattering from a nanowire-nanoparticle junction cavity
在这里，我们报告的实验证据，定向SERS分子位于一个单一的纳米粒子结腔。发射被限制在垂直于腔轴的一个很窄的波矢范围内。除此之外，分子激发多个导模的纳米线，使用泄漏辐射傅立叶显微镜成像。我们进一步表征作为输出偏振的函数的发射波矢量。线的激发导模显示出有趣的偏振特征。所有的结果都证实了基于有限元方法的数值模拟。本质上，我们提供了一个重要的连接间隙腔增强拉曼散射和它的方向性的发射。这些结果可能与理解纳米级的腔电动力学和一维和零维等离子体纳米结构之间极小间隙的分子耦合有关。
2020-09-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Resonance-Enhanced Four-Wave Mixing Imaging for Mapping Defect Regions in Vanadium-Doped WS2 Monolayers
Universidade Federal de Minas Gerais（米纳斯吉拉斯联邦大学）；Universidade Federal de São Carlos（圣卡洛斯联邦大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Center for 2-Dimensional and Layered Materials, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学二维和层状材料中心）；Universidade Federal de Ouro Preto（奥罗普雷托联邦大学）；Universidade Federal do Rio Grande do Norte（北里奥格兰德联邦大学）
本研究利用共振增强四波混频成像技术，实现对二硫化钨单层中钒掺杂缺陷区域的高分辨率成像与表征，揭示了缺陷对激子和振动特性的影响。
2026-02-26 cond-mat.mes-hall
Theory for tip-enhanced Raman spectroscopy of two-dimensional materials including out-of-plane Raman response
Universidade Federal do Rio de Janeiro（里约热内卢联邦大学）；Universidade Federal de Minas Gerais（米纳斯吉拉斯联邦大学）
本文提出包含出平面响应的TERS理论，分析了TERS信号对出平面拉曼响应的敏感性，并展示了介质折射率对增强因子的影响，为研究不同拉曼模式的差异提供了理论基础。
2026-09-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hybrid tip-enhanced nano-spectroscopy and -imaging of monolayer WSe2 with local strain control
许多种类的二维（2D）材料已经成为新型电子和光学器件的潜在平台。然而，物理性能的强烈影响的纳米异质性的形式的边缘，晶界，和成核位点。利用尖端增强拉曼散射（TERS）和光致发光（TEPL）纳米光谱和成像，我们研究了相关的物理气相沉积（PVD）生长的单层WSe 2的激子性质的影响。在<15 nm的空间分辨率下，我们解决了PL光谱强度的非局部纳米级相关性，并与预期的激子扩散长度相关的晶体边缘和内部孪晶界的位移。通过主动原子力尖相互作用，我们可以控制纳米尺度上的晶体应变，并以可逆（高达24 meV的位移）和不可逆（高达48 meV的位移）的方式调整局部带隙。这使我们能够区分应变的影响，从占主导地位的影响，在不同的结构异质性的PL修改的缺陷。因此，混合纳米光学和纳米机械成像和光谱学使得能够系统地研究层状2D材料中的结构和机械自由度与纳米级电子和光学性质的耦合。
2016-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Quantum limit in subnanometre-gap tip-enhanced nanoimaging of few-layer MoS2
过渡金属二硫属化物（TMD）等石墨烯以外的二维（2D）材料具有独特的机械、光学和电学性质，在柔性器件、催化和传感领域具有广阔的应用前景。利用光致发光和拉曼光谱对TMD进行光学成像可以揭示结构、应变、掺杂、缺陷、边缘态、晶界和表面功能化的影响。然而，拉曼信号本质上是弱的，并且到目前为止，在TMD中的空间分辨率被限制为几百纳米，这比这些效应的固有尺度大得多。在这里，我们克服了衍射极限，通过使用共振尖端增强拉曼散射（TERS）的少层二硫化钼，并获得纳米级的光学图像与~ 20 nm的空间分辨率。由于优化的亚纳米间隙谐振尖端-衬底配置中的电场增强，这成为可能。我们调查的限制，通过改变针尖样品间隙与亚埃精度的信号增强，并观察量子猝灭行为，以及肖特基欧姆过渡，为亚纳米间隙，使表面映射的基础上，这种新的对比机制。这种具有几纳米厚MoS 2结的等离子体激元隙模增强的量子机制可用于设计新的量子光电子器件和传感器。
2015-12-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Voltage tuning of vibrational mode energies in single-molecule junctions
分子的振动模式是由分子内键合、原子质量和分子几何形状决定的基本性质，并且通常作为纳米级过程中耗散的重要通道。虽然单分子结已经被用来操纵分子的电子结构和相关的功能特性，振动模式能量的电控制仍然是难以捉摸的。在这里，我们使用同时传输和表面增强拉曼光谱测量，以证明大的，可逆的，电压驱动的位移的振动模式能量的C60分子在金结。C60模式的能量被发现与偏置近似二次变化，但在一个简单的振动斯塔克效应不一致的方式。相反，我们的理论模型表明，模式转换是偏置驱动的电子电荷添加到分子的签名。这些结果意味着，电压控制调谐的振动模式是一种普遍的现象，在金属分子界面，是一种手段，实现显着转变的振动能量相对于纯斯塔克效应。
2014-03-04 cond-mat.mes-hall
Electromagnetic manipulation of sub-500 Da biomolecules
该研究提出融合DEP与等离子体光镊的器件，实现对金属纳米颗粒及数百Da级生物分子的高效捕获、SERS表征与单分子生物传感。
2024-08-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.chem-ph
Quantitative Benchmarking of Remote Excitation in Plasmonic Sensing with Enhanced Signal-to-Noise Ratio
本研究通过测量单个等离子体纳米间隙的功率依赖SERS响应，定量基准测试了远程与直接激发方案，发现二者共享电场极限，远程激发因热效应更低使信噪比提升约30%，建立了等离子体传感激发策略的定量评估框架。
2025-07-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Reproducible Ultrahigh Electromagnetic SERS Enhancement in Nanosphere-Plane Junctions
表面增强拉曼散射（SERS）在纳米尺度的热点被寄予很大的希望，在识别最小的化学痕迹和单分子结构和动力学的原位研究。然而，以前的工作包括来自随机聚集体的不可再现的增强因子（EF），或尽管具有更好的再现性的中等EF。因此，在单分子和小分子水平上对表面增强拉曼光谱的系统研究还很有限，其潜在的应用前景远未实现。在这里，我们报告了与先前工作中最强烈的热点一样高的EF，但以可再现和良好控制的方式实现，即，在径向偏振（RP）激光激发下，原子级平坦金平面上的金纳米球的电磁EF（EMEF）为10^9~10，误差低至10^+/-0.08。此外，我们的实验揭示了EF的意想不到的非线性低至数百瓦的激光功率下。
2015-12-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Controlled pore formation on mesoporous single crystalline silicon nanowires: threshold and mechanisms
采用两步金属辅助湿法化学腐蚀的方法制备了硅纳米线。利用扫描电子显微镜和氮气吸附法分析了电阻率ρ> 1000 Ωcm、ρ= 14-23 Ωcm、ρ< 0.01 Ωcm的掺硼硅基片的固体、粗糙和多孔纳米线表面的结构。由高掺杂硅制备的硅纳米线表面具有介孔结构。然而，我们发现了孔隙形成的限制。孔仅通过在低于临界HPDMATHABMM O $_2$浓度（c $_{\mbox{H}_2\mbox{O}_2}$ < 0.3 M）下蚀刻而形成。此外，我们还根据蚀刻参数确定了孔径分布，并表征了纳米线表面孔的形态。所述孔处于平均直径为9-13 nm的小中孔的状态。通过透射电子显微镜研究了单个介孔纳米线的晶体和表面结构。利用拉曼光谱研究了纳米线系综的振动特性。重硼掺杂的硅纳米线是高度多孔的，并且剩余的单晶硅纳米级网格导致红移和在520 cm $^{-1}$处的光学声子的拉曼散射的强不对称线加宽。这种红移，λ $_{\mbox{Si bulk}}$ = 520 cm $^{-1}$ $\rightarrow$ λ $_{\mbox{Si nanowire}}$ = 512 cm $^{-1}$，暗示了介孔单晶硅纳米线中的声子限制。
2014-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metallic vs. Semiconducting Properties of Quasi-One-Dimensional Tantalum Selenide van der Waals Nanoribbons
我们进行了尖端增强拉曼散射光谱（TERS）和光致发光（PL）的准一维TaSe 3纳米带剥离到金衬底上的研究。在~0.25（Se/Ta=2.75）的硒缺乏下，纳米带表现出以~920 nm（1.35 eV）为中心的强、宽的PL峰，表明它们的半导体行为。这种纳米带在785 nm激光激发下显示出强烈的TERS响应，允许它们的纳米级光谱成像。具有约0.15（Se/Ta=2.85）的较小硒缺乏的纳米带没有显示出任何PL或TERS响应。这些样品的共焦拉曼光谱与先前报道的金属TaSe 3的光谱一致。在这项研究中检查的纳米带的光学响应的差异表明，即使是很小的变化，硒含量可以诱导电子结构的变化，导致样品表现出金属或半导体特性。用这两种类型的材料制造的设备的温度相关的电气测量证实了这些观察。密度泛函理论计算表明，在Se空位中掺入氧原子可以导致带隙开放，从而使从金属到半导体的过渡成为可能。然而，预测的带隙基本上小于从PL数据得出的带隙。这些结果表明，范德华材料的性能可以根据化学计量，缺陷类型和浓度，以及可能的环境和基板的影响而显着变化。鉴于这一发现，与TERS的nanoriginal属性的本地探测变得至关重要的理解这样的低维系统。
2021-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular Tuning of Charge-Transfer Resonance in Plasmonic Nanocavities
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
研究分子-金属纳米腔内电荷转移共振能量条件，利用含联苯硫醇衍生物单层的纳米颗粒-镜面结，结合多种光谱和理论计算，定量评估相关能量关系，为探测和工程化电荷转移过程建立框架并提供机理见解。
2026-07-13 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Resonant TERS of a Single-Molecule Kondo System
本研究利用扫描探针针尖将PTCDA分子提起至开壳层自旋态，通过TERS观测到与Kondo共振相关的特征变化，证实TERS可捕获纳米分子中电荷、自旋与光物理的复杂相互作用，为设计自旋光学器件提供了新途径。
2023-10-19 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.optics
High Entropy Alloy Nanoparticles Decorated, p-type 2D-Molybdenum Disulphide (MoS2) and Gold Schottky Junction Enhanced Hydrogen Sensing
二硫化钼（MoS2）是一种有趣的材料，它以原子级薄的多层膜存在，可以剥离成单层或几层用于多种应用。它已成为开发这种高效传感器的有前途的材料。在这里，我们已经剥离和装饰MoS2薄片与新的，单相高熵合金（HEA）纳米粒子使用简易和可扩展的冷冻研磨技术，然后通过声化学方法。发现HEA纳米颗粒的装饰赋予表面增强拉曼散射效应，并且如通过UV光电子能谱学测量的，材料的功函数从4.9降低到4.75 eV。功函数的这种变化导致金接触和HEA修饰的MoS2薄片之间的肖特基势垒，这是由于表面化学非化学计量的急剧变化。在30至100 ℃的温度下研究了对氢气的响应，由于表面吸附的氧物种，它显示出不寻常的p型性质。HEA和MoS2之间形成的纳米级结显示出在80 oC下对氢气的响应增加10倍。实验观察结果进一步解释与DFT模拟显示更有利的氢吸附HEA修饰MoS2导致增强的响应。
2020-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
