Onlangs heeft een onderzoeksteam onder leiding van professor Yang Liangbao van het Institute of Health and Medical Technology, Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) en de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) een elektromagnetisch veldversterkingsmechanisme voorgesteld, gebaseerd op het nabije buur-elektronenbaankoppelingseffect, het mechanisme van tweedimensionaal (2D) gelaagd materiaal Au-2H-TaS₂ uitleggen gebruikt voor verbetering van oppervlakte-verbeterde Raman-verstrooiing (SERS).

De resultaten zijn gepubliceerd in Journal of Physical Chemistry Letters .

2D-materialen zijn een hot topic op het gebied van de analytische chemie vanwege hun potentieel als ideale metaalvrije oppervlakte-verbeterde Raman-spectroscopie (SERS)-substraten. Vergeleken met edelmetalen hebben 2D-materialen echter een relatief lage versterkingsfactor (meestal minder dan 10 ³ ) vanwege hun voornamelijk chemische versterkingsmechanisme.

Daarom is verder onderzoek nodig naar het 2D-materiaal met gemengde metalen nanodeeltjes of het chemisch gedoteerde 2D-materiaalsysteem en het SERS-verbeteringsmechanisme om hoge SERS-prestaties te bereiken.

In deze studie gebruikte het team Au-clusters met één atoom om 2H-TaS₂ te intercaleren , waardoor een SERS-verbeteringseffect van twee ordes van grootte wordt bereikt ten opzichte van de ouder-2H-TaS₂ .

Om het SERS-verbeteringsmechanisme van Au-2H-TaS₂ nauwkeurig op te helderen , een enkele atomaire laag Au cluster intercalatie dubbellaag 2H-TaS₂ Er werd een model ontwikkeld, en er werd een innovatief mechanisme voor het versterken van het elektromagnetische veld voorgesteld, gebaseerd op het koppelingseffect van aangrenzende elektronenorbitalen.

Via experimentele analyse en theoretische berekeningen is aangetoond dat de d-orbitale elektronen op het Au-oppervlak gekoppeld zijn met aangrenzende 2H-TaS₂ , waardoor de lokale elektronendichtheid toeneemt, wat resulteert in een sterk lokaal elektromagnetisch veld.

Dit werk levert nieuwe inzichten op voor de SERS-verbetering van niet-edele metaalverbindingen en begeleidt de ontwikkeling van nieuwe SERS-substraten, aldus het team.

Meer informatie: Shirui Weng et al., Near-Neighbor Electron Orbital Coupling Effect van Single-Atomic-Layer Au Cluster geïntercaleerde dubbellaag 2H-TaS2 voor oppervlakte-verbeterde Raman-verstrooiingsdetectie, The Journal of Physical Chemistry Letters (2023). DOI:10.1021/acs.jpclett.3c02225

Journaalinformatie: Journal of Physical Chemistry Letters

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen