[发明专利]一种用于选择定则禁止声子模式的探测方法

说明书

本发明提供了一种用于选择定则禁止声子模式的探测方法，涉及纳米光学技术领域，其中，探测方法包括：制备待表征材料和单层紧密堆积的金属颗粒图案，使金属颗粒间相互紧密排列并形成具有预设尺度的间隙；采集金属颗粒间隙中的待表征材料的电场梯度拉曼光谱，以根据电场梯度拉曼光谱探测待表征材料中常规拉曼选择定则禁止的声子模式。本发明具有成本低、操作简捷及灵活性强等优点，解决了现有技术中由于常规拉曼散射的选择定则的限制而导致在亚纳米尺度上对电场梯度拉曼散射的研究比较困难的问题。

技术领域

本发明涉及纳米光学技术领域，特别涉及一种用于选择定则禁止声子模式的探测方法。

背景技术

拉曼光谱是一种快捷无损的材料散射光谱表征方法，拉曼散射是一个光子的非弹性散射过程，拉曼频移及强度、偏振等标志着散射物质的声子(或分子振动)性质，从而导出物质结构及物质组成成分的信息，可以作为材料的“指纹”，同时也可以精确地反映材料性质的细微变化，因此被广泛应用于物理、化学、材料科学、生物等各种领域。而在一个材料中，并不是所有的声子模式都能被拉曼光谱探测到。

当光与物质发生相互作用时，极化率的线性项随晶格振动的变化引起拉曼散射，对于极化率的非线性项，由于在通常的实验条件下对非弹性散射的贡献很小，所以通常被忽略。在现有技术中，人们发现了电场梯度造成的拉曼选择定则的变化，但是，由于在亚纳米尺度上对光及材料进行操作一直很困难，所以电场梯度拉曼散射的研究及应用受到了很大的限制。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于选择定则禁止声子模式的探测方法，以解决现有技术中由于常规拉曼散射的选择定则的限制而导致在亚纳米尺度上对电场梯度拉曼散射的研究比较困难的问题。

特别地，本发明提供一种用于选择定则禁止声子模式的探测方法，包括：

制备待表征材料和单层紧密堆积的金属颗粒图案，使所述金属颗粒间相互紧密排列并形成具有预设尺度的间隙；

采集所述金属颗粒间隙中的所述待表征材料的电场梯度拉曼光谱，以根据电场梯度拉曼光谱探测所述待表征材料中常规拉曼选择定则禁止的声子模式。

进一步地，制备待表征材料和单层紧密堆积的金属颗粒图案，使所述金属颗粒间相互紧密排列并形成具有预设尺度范围的间隙，包括：

在衬底上制备所述待表征材料；

在所述待表征材料上制备所述单层紧密堆积的金属颗粒图案，并使所述金属颗粒间相互紧密排列并形成具有预设尺度的间隙。

进一步地，制备待表征材料和单层紧密堆积的金属颗粒图案，使所述金属颗粒间相互紧密排列并形成具有预设尺度范围的间隙，包括：

在衬底上制备所述单层紧密堆积的金属颗粒图案，并使所述金属颗粒间相互紧密排列并形成具有预设尺度的间隙；

在所述单层紧密堆积的金属颗粒图案上制备所述待表征材料。

进一步地，所述待表征材料为能够利用拉曼光谱进行表征的非金属材料，且能够与所述金属颗粒或金属颗粒之间形成的间隙结构的等离基元相耦合，以实现拉曼增强。其中，相邻所述金属颗粒之间的间隙在所述预设尺度的范围内。

进一步地，所述待表征材料为能够利用拉曼光谱进行表征的非金属材料，且能够与金属纳米结构的等离基元相耦合，所述金属纳米结构的间隙在所述预设尺度的范围内。其中，所述金属纳米结构为由所述金属颗粒组成的具有表面等离基元共振的纳米结构。

进一步地，所述预设尺度小于10nm；

进一步地，所述预设尺度小于5nm。

进一步地，所述待表征材料包括有机分子、碳纳米管、石墨烯和/或单层硫化钼。