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超材料提高了红外光谱的敏感性

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韩国大田,2021年6月4日——由科学与信息技术部下属的韩国机械与材料研究所(KIMM)的研究人员开发的一种超材料吸收体能够显著提高有害物质或生物分子的检测。在研究中描述的这种被提议的超材料同时聚集和释放光能,诱导更大强度的光被分子吸收。放大后的信号可以得到更清晰(精确)的结果,尤其是在处理微量物质时。

该材料能够增强红外吸收光谱学通过百倍的放大检测信号,并具有十字形纳米天线,形成金属-绝缘体-金属结构。中间绝缘层的厚度为10nm,材料的设计者采用了垂直的纳米间隙- 小于红外光的波长 - 使分子最大限度地吸收光。

(左)由KIMM和UNIST开发的超材料吸波器的SEM图像。俯视图显示十字形天线。(中)由KIMM和UNIST开发的超材料吸波器的微结构侧面图。(右)由KIMM和UNIST开发的超材料吸收器的结构。图中为10nm垂直纳米间隙。由韩国机械材料研究所(KIMM)提供。


由KIMM和UNIST开发的超材料吸收体的SEM图像(左)。俯视图显示十字形天线。由KIMM和UNIST开发的超材料吸波器微结构的侧视图(中央).KIMM和UNIST开发的超材料吸收器的结构(正确的).图显示了10-nm垂直纳米盖子。由韩国机械和材料研究所提供。

UNIST电气工程系的研究员Inyong Hwang说:“在我们的演示中,提出的超材料在厚度为2.8 nm的单层上实现了创纪录的36%的差异。”

虽然在超材料表面上形成微结构需要高分辨率的光束光刻,但该团队的表面增强红外吸收(SEIRA)平台依赖于更便宜的纳米压印光刻和干蚀刻工艺。因此,这种超材料可以通过负担得起的制造工艺大规模生产。

“使用纳米压印工艺,我们可以获得金属-绝缘体-金属结构中的超材料,并将其加工成所需的图案。最重要的是,干蚀刻工艺允许大规模生产微结构超材料,”kim的首席研究员Joo-Yun Jung说。

“我们的研究是第一个诱导近场增强和使用垂直间隙解决近场暴露的近场曝光。该技术预计具有广大的应用,特别是对于用于检测生物分子,有害物质和气体的红外传感器,“补充了Unist教授Jongwon Lee。

这项研究发表在小方法www.doi.org/10.1002/smtd.202100277).

photonics.com.
2021年6月
研究与技术 超材料 光学 光谱学 材料 红外 传感器和探测器 信号放大 吸收剂 凯姆 韩国机械与材料研究所 单人 信息通信技术 亚太地区 韩国

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Laurin出版,Photonics Media
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