[论文解读] Chiral plasmonics.

Mario Hentschel, Martin Schaeferling+3 more|arXiv (Cornell University)|May 6, 2021

Gold and Silver Nanoparticles Synthesis and Applications参考文献 48被引用 13

一句话总结

本文全面综述了手性等离子体学，涵盖手性等离子体纳米结构的自上而下和自下而上的制备方法，包括金属纳米颗粒的三维排列以及DNA或肽骨架组装的结构。文章强调了可通过外部刺激调控的活性手性系统，并展示了复杂手性等离子体系统在高灵敏度对映体传感方面的潜力。

ABSTRACT

We present a comprehensive overview of chirality and its optical manifestation in plasmonic nanosystems and nanostructures. We discuss top-down fabricated structures that range from solid metallic nanostructures to groupings of metallic nanoparticles arranged in three dimensions. We also present the large variety of bottom-up synthesized structures. Using DNA, peptides, or other scaffolds, complex nanoparticle arrangements of up to hundreds of individual nanoparticles have been realized. Beyond this static picture, we also give an overview of recent demonstrations of active chiral plasmonic systems, where the chiral optical response can be controlled by an external stimulus. We discuss the prospect of using the unique properties of complex chiral plasmonic systems for enantiomeric sensing schemes.

研究动机与目标

• 综述手性在等离子体纳米结构中的光学表现。
• 分析自上而下制备的手性等离子体系统，包括三维金属排列。
• 研究利用DNA、肽或其他骨架自下而上合成的手性纳米结构。
• 探究具有外部可调光学响应的活性手性等离子体系统。
• 评估手性等离子体系统在对映体传感应用中的潜力。

提出的方法

• 系统综述自上而下制备实心金属纳米结构及三维纳米颗粒簇的方法。
• 分析利用生物骨架（如DNA和肽）自下而上合成方法，将数百个纳米颗粒组装成复杂手性排列。
• 研究动态手性等离子体系统，其中外部刺激（如光、电场）可调节手性光学响应。
• 将等离子体特性与手性几何结构结合，以增强圆二色性和光学活性。
• 结合理论与实验框架，关联结构手性与可测量的圆二色性响应。

实验结果

研究问题

• RQ1 自上而下制备的手性等离子体纳米结构如何表现出并控制手性光学响应？
• RQ2 利用生物骨架自下而上组装的手性等离子体系统在结构和功能上具有哪些优势？
• RQ3 能否通过外部刺激动态调节手性等离子体系统以改变其光学活性？
• RQ4 复杂手性等离子体结构中增强圆二色性信号的内在机制是什么？
• RQ5 如何优化这些系统以实现高灵敏度的对映体传感？

主要发现

• 复杂手性等离子体系统，包括三维金属纳米结构和DNA骨架组装的纳米颗粒聚集体，表现出强烈的圆二色性响应。
• 自下而上合成可实现由多达数百个独立纳米颗粒组成的手性排列，达到高度结构复杂性。
• 活性手性等离子体系统通过外部刺激实现可调谐的光学响应，从而实现对手性信号的动态控制。
• 将手性几何结构与等离子体共振结合可增强圆二色性和光学活性，提高灵敏度。
• 由于其高灵敏度和结构可调性，这些系统在对映体传感方面展现出巨大潜力。